KR20030085769A - Chemical weather evaporation system and Evaporation method - Google Patents
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Abstract
본원 발명은 분자량이 큰 가스를 사용하여 화학기상 증착기에서 반응 챔버의 상부에 예비 반응기 시스템을 설치하여 분자량이 큰 원료 가스를 활성화하여 반응 챔버로 유입시켜 박막을 형성하는 기상 증착 장치 및 증착방법에 관한 것으로, 배기수단을 가지며 진공상태를 유지하는 반응 챔버; 상기 반응 챔버에 설치되며 처리될 기판을 탑재하는 서셉터; 상기 서셉터와 대향하며 기화된 원료 가스를 반응 챔버 안으로 도입시키는 적어도 하나이상 설치되는 원료가스 도입관; 및 상기 반응 챔버 상부의 샤워 헤드와 가스 도입관과의 사이에 설치되어 원료 가스를 활성하시켜 반응성 가스로 만드는 예비 반응기 시스템을 포함하는 것을 특징으로 하며, 예비 반응기 챔버 내에서 활성화시킨 후 반응 챔버에서 다른 반응 가스와 반응하게 함으로써 향상된 증착속도를 얻을 수 있으며 균일한 박막을 안정되게 제조하고, 큰 원료 가스가 예비 반응기 챔버 내에서 충분히 분해되고 활성화됨으로 원료 가스에 함유되어 있는 탄소의 제거가 용이하여 고순도의 박막을 제조하며, 별도의 고정 추가 없이 단순한 공정에 의해 박막을 제조함으로 박막제조 공정이 단순하여 단위 시간당 기판 처리 속도를 향상하므로 생산성을 향상시키는 효과가 있다.The present invention relates to a vapor deposition apparatus and a deposition method for forming a thin film by installing a preliminary reactor system on top of a reaction chamber in a chemical vapor deposition machine using a gas having a high molecular weight to activate a raw material gas having a high molecular weight and flowing it into the reaction chamber. A reaction chamber having an evacuation means and maintaining a vacuum state; A susceptor installed in the reaction chamber to mount a substrate to be processed; At least one source gas introduction tube facing the susceptor and configured to introduce vaporized source gas into the reaction chamber; And a pre-reactor system installed between the shower head and the gas introduction pipe above the reaction chamber to activate the raw material gas to make the reactive gas. It is possible to obtain an improved deposition rate by reacting with other reactant gases, to stably produce a uniform thin film, and to facilitate the removal of carbon contained in the source gas because the large source gas is sufficiently decomposed and activated in the pre-reactor chamber. By manufacturing a thin film, and by manufacturing a thin film by a simple process without a separate fixed addition, the thin film manufacturing process is simple and improves the substrate processing speed per unit time, thereby improving productivity.
Description
본 발명은 반도체 제조장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 분자량이 큰 가스를 사용하여 화학기상 증착장치에서 반응챔버의 상부에 예비 반응기 시스템을 설치하여 분자량이 큰 원료 가스를 활성화하여 반응 챔버로 유입시켜 박막을 형성하는 화학기상 증착장치 및 증착방법에 관한 것이다.The present invention relates to a semiconductor manufacturing apparatus, and more particularly, by installing a preliminary reactor system on the upper part of the reaction chamber in a chemical vapor deposition apparatus using a gas having a high molecular weight to activate a raw material gas having a high molecular weight and flow into the reaction chamber. A chemical vapor deposition apparatus and a deposition method for forming a thin film.
특히 기판이 설치되는 반응 챔버의 상부에 IPC(Inductively Coupled Plasma)를 이용한 예비반응기 시스템을 설치하여 분자량이 큰 원료 가스를 활성화하여 반응성 가스로 전환함을 그 특징으로 한다.In particular, a pre-reactor system using IPC (Inductively Coupled Plasma) is installed on the upper part of the reaction chamber where the substrate is installed, thereby activating a raw material gas having a high molecular weight and converting it into a reactive gas.
일반적으로 반도체 소자를 제조함에 있어서, 여러 가지 박막 층을 형서하기 위해서는 필요에 따라 적합한 여러 가지 공정이 사용된다. 특히, 형성 박막의 스텝커버리지(Step Coverage: 단차피복성)가 우수할 뿐만 아니라 증착속도가 높고 균일한 박막을 얻게 하는 공정으로서 화학 기상증착(CVD: Chemical Vapor Deposition) 공정이 사용된다. 반도체 공정에 이용되는 상기의 화학 기상증착 공정은 기체 상태의 화합물을 분해한 후 화학적 반응에 의해 반도체 기판 위에 여러 가지 박막을 형성하는 것이다.In general, in manufacturing a semiconductor device, various processes suitable for necessity are used to form various thin film layers. In particular, a chemical vapor deposition (CVD) process is used as a process for obtaining a uniform thin film having a high deposition rate as well as excellent step coverage of the formed thin film. The chemical vapor deposition process used in the semiconductor process is to decompose a gaseous compound and then to form various thin films on the semiconductor substrate by chemical reaction.
더욱이 박막을 형성하는 과정은 반도체 기판에 있는 물질을 이용하지 않고 주로 가스를 외부로부터 반응기로 유입시켜 이루어진다. 효과적인 화학 기상 증착방응은 광범위한 온도 범위에서 일어나며, 유입된 반응가스를 분해하기 위해서 RF 전력에 의한 플라즈마 에너지, 레이저 또는 자외선의 광 에너지, 반응기를 가열하는 열에너지 등이 이용되며, 기관의 가열에 의해 분해된 원자나 분자의 반응을 촉진시키거나 형성된 박막의 물성을 조절하기도 한다.Furthermore, the process of forming the thin film is mainly performed by introducing gas into the reactor from the outside without using a material on the semiconductor substrate. Effective chemical vapor deposition reactions occur over a wide range of temperatures, and plasma energy from RF power, light energy from laser or ultraviolet light, thermal energy to heat the reactor, and the like are used to decompose the reactant gas. It also promotes the reaction of atoms or molecules, or controls the properties of the formed thin film.
반도체 소자의 제조에 있어서 유전체나 절연체로 사용되는 절연막 재료들과 Al. Cu, W 등의 배선용 재료들을 사용하고자 할 때, 이들 재료들은 TEOS(Tetraethyorthosilcate), MO(Metal Organci) 원료 등 고체 또는 액체 상태의 소스를 기화시킨 분자량이 큰 가스를 이용하여 박막을 증착한다.Insulating materials and Al. Used as dielectrics or insulators in the manufacture of semiconductor devices. When using wiring materials such as Cu and W, these materials deposit a thin film using a gas having a high molecular weight which vaporizes a solid or liquid source such as TEOS (Tetraethyorthosilcate) and MO (Metal Organci) raw materials.
종래의 화학기상 증착 공정을 진행하는데 사용되는 장치는 도1에 개략적으로 도시한 바와 같이 구성되며, 통상의 화학기상 증착 공정은 반도체 소자를 완성하기 위해 다양한 막을 형성하는 방법으로 필요에 따라 서로 반응을 일으키는 복수개의 화학 기상 증착 원료 가스들이 동시에 공급되는 가스공급 수단을 사용한다. 여기서는 두가지 반응 원료 가스를 공급하는 장치를 예를 들어 설명한다.The apparatus used to perform the conventional chemical vapor deposition process is configured as schematically shown in Figure 1, the conventional chemical vapor deposition process is a method of forming a variety of films to complete a semiconductor device reacts with each other as needed A gas supply means is used in which a plurality of chemical vapor deposition raw materials gases are simultaneously supplied. Here, an apparatus for supplying two reaction source gases will be described as an example.
화학기상 증착 공정이 진행되는 화학 기상 증착 반응 챔버는 배기구(15)를 통해 진공 펌핑하는 진공 챔버(11)로 구성된다. 반응 챔버 내부에는 기판(13)이 로딩된 서셉터(12)가 설치되어 있으며 서셉터(12)에는 기판(13)을 가열하는 히터(14)가 설치되어 있다. 서셉터(12)와 대향되는 위치, 즉, 반응 챔버의 상부에는 복수개의 구멍이 형성되어 있어서, 서셉터(12) 위에 로딩되어 있는 기판(13) 상에 화학기상 증착원료 가스를 공급하는 샤워헤드(16)가 설치되어 있다.The chemical vapor deposition reaction chamber in which the chemical vapor deposition process is performed is composed of a vacuum chamber 11 for vacuum pumping through the exhaust port 15. The susceptor 12 loaded with the substrate 13 is installed in the reaction chamber, and the heater 14 for heating the substrate 13 is installed in the susceptor 12. A shower head for supplying a chemical vapor deposition raw material gas on a substrate 13 loaded on the susceptor 12 is formed with a plurality of holes formed at the position opposite to the susceptor 12, that is, the upper portion of the reaction chamber. (16) is provided.
샤워헤드(16)는 가스 공급관(17)을 통해 반응 챔버(11)외부로 연결되며 가스 공급관(17)을 통해 반응 원료가스가 도입된다. 가스 공급관(17)은 제1반응원료 가스분지관(19)을 통해 제1화학기상 증착원료 가스 공급수단(미도시)과 제2반응 원료가스 분지관(20)을 통해 제2 화학기상 증착원료 가스 공습수단(미도시)과 연결된다. 제1 및 제2 화학기상 증착 원료 가스가 동시에 공급되는 가스공급관(17)에는 배출관(21)이 설치되어 있으며, 가스 공급관(17)과 샤워헤드(16) 사이에는 개폐밸브(18)가 설치되어 있다.The shower head 16 is connected to the outside of the reaction chamber 11 through the gas supply pipe 17 and the reaction raw material gas is introduced through the gas supply pipe 17. The gas supply pipe 17 is a first chemical vapor deposition raw material gas supply means (not shown) through the first reaction raw material gas branch pipe (19) and the second chemical vapor deposition raw material through the second reaction raw material gas branch pipe (20) It is connected to the gas air raid means (not shown). A discharge pipe 21 is installed in the gas supply pipe 17 through which the first and second chemical vapor deposition raw material gases are simultaneously supplied, and an opening and closing valve 18 is installed between the gas supply pipe 17 and the shower head 16. have.
도1에 도시되어 있는 화학기상 증착장치를 사용하여 박막을 형성하는 단계를 설명한다.A step of forming a thin film using the chemical vapor deposition apparatus shown in FIG. 1 will be described.
먼저, 반응 챔버(11) 내의 서셉터(12) 상에 기판(13)을 로딩한다. 다음에 제1반응 원료 가스 공급 분지관(19)을 통해 제1원료 가스를 제2반응 원료 가스공급 분지관(20)을 통해 제2원료 가스를 가스 공급관(17)으로 공급한다. 제1원료 가스 및 제2원료 가스는 가스 공급관(17)에서 혼합되며 개페밸브(18)를 통해 샤워헤드(16)로 도입된다. 제1 및 제2원료 가스는 샤워헤드(16)를 통해 분사되어 샤워 헤드(16)와 대향하여 로딩되어 있는 기판표면에 유입되고, 기판(13) 상에 박막을 형성한다. 이때 제1 또는 제2반응 원료 가스 공급 분지관(17)을 통해 TEOS나 MO 가스와 같이 분자량이 큰 반응 원료 가스를 도입시켜 박막을 증착시 킬 경우, 반응 원료 가스의 완전 분해가 어렵게 되고 반응 원료가스 내에 포함된 탄소 성분의 제거가 어렵기 때문에 형성되는 박막 내에 불순물이 다량으로 존재하게 되어 원하는 박막의 순도를 얻을 수 없으며 빠른 증착속도를 가질 수 없어 생산성(Through-put) 저하의 원인이 된다.First, the substrate 13 is loaded onto the susceptor 12 in the reaction chamber 11. Next, the first raw material gas is supplied through the first reaction raw material gas supply branch pipe 19 to the gas supply pipe 17 through the second reactive raw material gas supply branch pipe 20. The first raw material gas and the second raw material gas are mixed in the gas supply pipe 17 and introduced into the shower head 16 through the open / close valve 18. The first and second raw material gases are injected through the shower head 16 and flow into the substrate surface loaded opposite to the shower head 16 to form a thin film on the substrate 13. In this case, when a thin film is deposited by introducing a reactive raw material gas having a high molecular weight such as TEOS or MO gas through the first or second reactive raw material gas supply branch pipe 17, it is difficult to completely decompose the reactive raw material gas and reactant raw material. Since it is difficult to remove the carbon component contained in the gas, a large amount of impurities are present in the formed thin film, so that the purity of the desired thin film cannot be obtained and the rapid deposition rate cannot be obtained, which causes a decrease in productivity.
이처럼 종래의 화학기상 증착장치에 분자량이 큰 원료 가스를 사영하여 박막을 제조하게 될 경우 박막 내에 다량의 불순물이 함유되어 원하는 박막 특성을 얻을 수 없는 문제점이 있다.As described above, when a thin film is manufactured by projecting a raw material gas having a large molecular weight into a conventional chemical vapor deposition apparatus, a large amount of impurities are contained in the thin film, thereby preventing a desired thin film property.
또한, 종래의 화학 기상 증착장치에 분자량이 큰 원료 가스를 사용하여 박막을 제조하게 될 경우 증착속도가 낮고 형성된 박막이 불균일하여 생산성을 저하기키며 장치의 유지 관리가 어렵다는 문제점이 있다.In addition, when a thin film is manufactured using a raw material gas having a high molecular weight in a conventional chemical vapor deposition apparatus, the deposition rate is low and the formed thin film is non-uniform, which lowers productivity and makes maintenance of the device difficult.
상기한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명은 화학기상 증착장치를 개선하여 분자량이 큰 원료 가스를 이용하여 원하는 박막을 형서할 수 있는 화하기상 증착 장치 및 그 방법을 제공하는 것이다. 즉, 본 발명은 화학기상 장치에 예비 반응기 시스템을 설치하여 분자량이 큰 원료 가스가 반응 챔버에 도입되기 전에 예비 반응기 챔버 내에서 활성화시켜 반응성 가스로 제조한 후 반응 챔버에서 다른 반응 가스와 반응하게 하게 함으로써 원하는 박막을 형성할 수 있게 하는 목적이 있다.In order to solve the above problems, the present invention is to provide a chemical vapor deposition apparatus and method for improving the chemical vapor deposition apparatus to form a desired thin film using a source gas having a large molecular weight. That is, in the present invention, a pre-reactor system is installed in a chemical vapor apparatus so that a high molecular weight raw material gas is activated in the pre-reactor chamber before being introduced into the reaction chamber to make a reactive gas and react with other reaction gases in the reaction chamber. Thereby, there exists an objective which can form a desired thin film.
또한, 본 발명의 다른 목적은 증착 속도를 향상시켜 생산성이 개선된 화학기상 증착장치 및 방법을 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to provide a chemical vapor deposition apparatus and method for improving productivity by improving deposition rate.
또한, 본 발명의 다른 목적은 형성되는 박막의 순도를 향상시켜 원하는 특성을 가지는 반도체용 박막을 형성하는 화학 기상 증착장치 및 그 방법을 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to provide a chemical vapor deposition apparatus and method for forming a semiconductor thin film having desired characteristics by improving the purity of the formed thin film.
상기한 목적을 달성하기 위한 화학기상 증착장치에 있어서, 반응 챔버의 상부에 원료가스를 활성화시켜 반응성 가스로 만드는 예비 반응기 시스템을 구비한 것을 특징으로 하는 화학기상 증착장치를 제공한다.In the chemical vapor deposition apparatus for achieving the above object, there is provided a chemical vapor deposition apparatus comprising a pre-reactor system to make a reactive gas by activating the source gas in the upper portion of the reaction chamber.
또한 본 발명에 따른 배기수단을 가지며 진공상태를 유지하는 반응 챔버; 상기 반응 챔버에 설치되며 처리될 기판을 탑재하는 서셉터; 상기 서셉터와 대향하며 기화된 원료 가스를 반응 챔버 안으로 도입시키는 적어도 하나이상 설치되는 원료가스 도입관; 및 상기 반응 챔버 상부의 샤워 헤드와 가스 도입관과의 사이에 설치되어 원료 가스를 활성하시켜 반응성 가스로 만드는 예비 반응기 시스템을 포함하는 것을 특징으로 하는 화학기상 증착장치를 제공한다.In addition, the reaction chamber having an exhaust means according to the invention to maintain a vacuum state; A susceptor installed in the reaction chamber to mount a substrate to be processed; At least one source gas introduction tube facing the susceptor and configured to introduce vaporized source gas into the reaction chamber; And a preliminary reactor system installed between the shower head above the reaction chamber and the gas introduction tube to activate the raw material gas to make the reactive gas.
또한, 본 발명에 따른 상기 예비 반응기 시스템은 예비 반응기 챔버 및 ICP발생수단을 설치하여 플라즈마 에너지로 원료 가스를 활성화하는 것을 특징으로 한다.In addition, the preliminary reactor system according to the present invention is characterized by activating the source gas by plasma energy by installing a preliminary reactor chamber and ICP generating means.
또한, 본 발명에 따른 상기 예비 반응기 시스템은 예비 반응기 내로 원료 가스를 도입하는 가스 확산기가 더 설치된 것을 특징으로 한다.In addition, the preliminary reactor system according to the present invention is further characterized in that the gas diffuser for introducing the source gas into the preliminary reactor.
또한, 본 발명에 따른 상기 샤워 헤드는 복수의 원료 가스가 섞이지 않도록 별도의 가스홀을 통해 원료 가스를 분사시키는 것을 특징으로 한다.In addition, the shower head according to the present invention is characterized in that the source gas is injected through a separate gas hole so that a plurality of source gases are not mixed.
또한, 본 발명에 따른 상기 기판에 RF 전원이 가해질 수 있는 RF 전원을 설치한 것을 특징으로 한다.In addition, the substrate according to the invention is characterized in that an RF power source to which RF power can be applied.
또한, 본 발명에 따른 상기 예비 반응기 챔버는 석영, 세라믹 또는 실리콘 카바이드로 제조된 것을 특징으로 한다.In addition, the preliminary reactor chamber according to the invention is characterized in that made of quartz, ceramic or silicon carbide.
또한, 본 발명에 따른 상기 샤워헤드는 알루미늄재질로 이루어진 것을 특징으로 한다.In addition, the shower head according to the invention is characterized in that the aluminum material.
또한, 본 발명에 따른 분자량이 큰 원료 가스를 미리 활성화시켜 반응성 가스로 만들어 챔버에 도입하는 것을 특징으로 하는 화학기상 증착방법을 제공한다.In addition, the present invention provides a chemical vapor deposition method characterized in that the raw material gas having a high molecular weight according to the present invention is activated in advance and made into a reactive gas.
상기와 같은 구성을 갖는 본 발명은 분자량이 큰 제1원료 가스를 예비 반응기 시스템으로 도입하는 단계; 분자량이 큰 제1원료 가스를 예비 반응기에서 미리 활성화 시켜 반응성 가스로 만드는 단계; 상기 제1원료 가스의 반응성 가스를 반응 챔버에 분사하는 단계; 및 상기 제1원료 가스의 분사와 함께 제2원료 가스를 반응 챔버에 분하하여 기판 상에 소정의 박막을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.The present invention having the above configuration comprises the steps of introducing a first raw material gas having a large molecular weight into the preliminary reactor system; A first raw material gas having a high molecular weight is activated in a preliminary reactor to make a reactive gas; Injecting a reactive gas of the first raw material gas into a reaction chamber; And dividing the second raw material gas into the reaction chamber together with the injection of the first raw material gas to form a predetermined thin film on the substrate.
또한 본 발명에 의한 상기 원료 가스를 미리 활성화하여 반응성 가스로 만드는 단계는 ICP방식의 플라즈마를 가하여 제조하는 것을 특징으로 한다.In addition, the step of pre-activating the source gas according to the present invention to make a reactive gas is characterized in that the manufacturing by applying the plasma of the ICP method.
또한, 또한, 본 발명에 의한 상기 제1 및 제2 원료 가스를 별도의 분리된 가스홀이 형성된 샤워헤드를 통해 섞이지 않도록 분사하는 것을 특징으로 한다.In addition, the first and second source gas according to the invention is characterized in that the injection is not mixed through the shower head is formed with a separate gas hole.
또한, 본 발명에 의한 상기 제1 원료 가스는 가스 확산기를 통해 예비 반응기로 균일하게 도입하는 것을 특징으로 한다.In addition, the first source gas according to the present invention is characterized in that uniformly introduced into the preliminary reactor through a gas diffuser.
도 1은 종래의 화학기상 증착장치의 구성을 개략적으로 보인 구성도.1 is a schematic view showing the configuration of a conventional chemical vapor deposition apparatus.
도 2는 본 발명에 의한 화학기상 증착장치의 구성을 개략적으로 보인 구성도.Figure 2 is a schematic view showing the configuration of a chemical vapor deposition apparatus according to the present invention.
도 3은 본 발명에 의한 화학기상 증착장치의 가스 확산기를 보인 구성도.Figure 3 is a schematic view showing a gas diffuser of the chemical vapor deposition apparatus according to the present invention.
*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명** Description of the symbols for the main parts of the drawings *
201 : 반응챔버 202 : 서셉터201: reaction chamber 202: susceptor
203 : 기판 204 : 히터203: substrate 204: heater
205 : 배기구 206 : 샤워헤드205: exhaust port 206: shower head
207, 208 : 가스홀 209 : 로딩포트207, 208: gas hole 209: loading port
210 : 제2원료 가스도입관 211 : 제1원료 가스도입관210: second raw material gas introduction pipe 211: first raw material gas introduction pipe
212 : 가스확산기 212a : 가스 분사홀212 gas diffuser 212a gas injection hole
213 : 예비 반응기 시스템 214 : 예비 반응기 챔버213: pre-reactor system 214: pre-reactor chamber
215 : 코일수단 216 : 매칭 네트웍수단215: coil means 216: matching network means
217, 219 : RF 전원 218 : 기판 전극217, 219: RF power supply 218: substrate electrode
이하 본 발명에 의한 화학기상 증착장치 및 증착방법을 첨부된 도면을 통해 상세하게 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, the chemical vapor deposition apparatus and the deposition method according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 2는 본 발명에 의한 화학기상 증착장치의 구성을 개략적으로 보인 구성도이고, 도 3은 본 발명에 의한 화학기상 증착장치의 가스 확산기를 보인 구성도이다.Figure 2 is a schematic view showing the configuration of the chemical vapor deposition apparatus according to the present invention, Figure 3 is a schematic view showing a gas diffuser of the chemical vapor deposition apparatus according to the present invention.
또 2 또는 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명은 배기 시스템을 가지며 진공상태를 유지할 수 있는 반응 챔버(201)와, 이 반응 챔버(201) 내에 배치되어 처리될 피처리제(기판)(203)를 탑재하는 서셉터(202)와, 제1원료 가스도입관(211)을 통해 기화된 제1원료 가스를 반응 챔버(201) 내로 도입함으로써 박막을 형성하기 위한 제1원료 가스공급원과, 제1원료 가스도입관(211)과는 무관한 제2원료 가스도입관(210)을 통해 제2원료 가스를 반응 챔버(201) 내로 도입하기 위한 제2원료 가스 공급원과, 제1 및 제2원료 가스도입관(210, 211)을 거쳐 도입되는 제1 및 제2원료 가스도입관(210, 211)를 반응 챔버(201)내로 분산시키는 샤워 헤드(206)와, 반응 챔버(201) 내로 도입되어 기화된 원료 가스를 포함하는 가스를 진공 배기 시키기 위한 배기 수단과, 분자량이 큰 가스인 제1원료 가스가 제1원료 가스도입관(211)을 거쳐 반응 챔버(201)에 도입되기 전에 제1원료 가스도입관(211)과 반응 챔버(201) 사이에 예비반응기 시스템(213)을 포함하며, 제1 및 제2원료 가스의 도입에 의해 처리될 기판(203)의 표면상에 화학적 기상 증착에 의해 박막이 형성된다.In addition, as shown in FIG. 2 or FIG. 3, the present invention provides a reaction chamber 201 having an exhaust system and capable of maintaining a vacuum state, and a processing agent (substrate) 203 disposed in the reaction chamber 201 to be processed. A first raw material gas supply source for forming a thin film by introducing a susceptor 202 for mounting a film, a first raw material gas vaporized through the first raw material gas introduction pipe 211 into the reaction chamber 201, and a first A second raw material gas supply source for introducing the second raw material gas into the reaction chamber 201 through the second raw material gas introducing pipe 210 irrelevant to the raw material gas introducing pipe 211, and the first and second raw material gases. Shower head 206 for dispersing the first and second raw material gas introduction pipes 210 and 211 introduced through the introduction pipes 210 and 211 into the reaction chamber 201, and introduced into the reaction chamber 201 to vaporize. Exhaust means for evacuating the gas containing the raw material gas, and a first raw material gas having a large molecular weight And a pre-reactor system 213 between the first raw material gas introduction pipe 211 and the reaction chamber 201 before being introduced into the reaction chamber 201 via the first raw material gas introduction pipe 211. A thin film is formed by chemical vapor deposition on the surface of the substrate 203 to be processed by the introduction of the second raw material gas.
상기 예비 반응기 시스템(213)은 반응 챔버(201)의 상부에 반응 챔버(201)와 제1원료 가스가 도입되는 제1통로 사이에 설치되며, 분자량이 큰 제1원료 가스가 도입되어 래디컬 등의 형태로 활성화되는 예비 반응기 챔버(214)와, IPC를 발생시키는 IPC 발생수단과, 예비 반응기 챔버(214) 내로 도입되는 분자량이 큰 원료 가스를 예비 반응기 챔버(214) 내로 균일하게 분사시키는 가스 확산기(212)를 더 포함한다.The preliminary reactor system 213 is installed between the reaction chamber 201 and the first passage through which the first raw material gas is introduced in the upper portion of the reaction chamber 201, and the first raw material gas having a high molecular weight is introduced to provide radicals. Preliminary reactor chamber 214 activated in the form, IPC generating means for generating IPC, and a gas diffuser for uniformly injecting a high molecular weight raw material gas introduced into the preliminary reactor chamber 214 into the preliminary reactor chamber 214 ( 212).
상기 예비 반응기 시스템(213)에서 IPC 발생수단은 예비 반응기 챔버(214)를 둘러싸는 코일 수단(215)과, 상기 코일 수단(215)에 RF전원(217, 219)을 인가하는 RF 발생수단과 IPC발생시의 임피던스를 제어하는 매칭 네트웍수단(216)을 더 포함할 수 있다.In the preliminary reactor system 213, the IPC generating means includes coil means 215 surrounding the preliminary reactor chamber 214, RF generating means and IPC for applying RF power sources 217 and 219 to the coil means 215. Matching network means 216 for controlling the impedance at the time of occurrence may be further included.
상기 예비 반응 시스템(213)에서 분자량이 큰 가스를 예비 반응기 챔버(214) 내로 도입시키는 가스확산기(212)는 측면에 복수개의 가스 분사홀(212a)을 더 구성하여 이를 통해 원료 가스를 분사함으로 예비 반응기 시스템(213) 내에 원료 가스를 균일하게 분사할 수 있다.In the preliminary reaction system 213, the gas diffuser 212 which introduces a gas having a high molecular weight into the preliminary reactor chamber 214 further includes a plurality of gas injection holes 212a on the side surface to inject the raw material gas through the gas diffuser 212a. The source gas may be uniformly injected into the reactor system 213.
또한, 상기 샤워헤드(206)는 제1원료 가스가 도입되는 가스홀(207)과 제2원료 가스가 도입되는 가스홀(208)이 별도로 구성되어 샤워헤드(206) 내에서 각각의 원료 가스들이 섞이지 않으며 각각의 원료 가스는 별도의 가스홀(207, 208)을 통해 반응 챔버(201) 내로 분사될 수 있다.In addition, the shower head 206 has a gas hole 207 through which the first raw material gas is introduced and a gas hole 208 through which the second raw material gas is introduced to separate the source gas in the shower head 206. Each source gas may not be mixed and may be injected into the reaction chamber 201 through separate gas holes 207 and 208.
또한, 상기 기판(203)이 설치되는 서셉터(202)의 하부에는 RF 전원(217, 219)을 더 설치하여 필요에 따라 RF를 가하거나 차단하거나 하여 형성코자 하는 박막의 특성에 맞추어 플라즈마 화학 기상 증착(Plasma Enhaced CVD) 혹은 저압 화학 기상 증착(Low Pressure CVD) 공정으로 박막을 형성 할 수 있다.In addition, an RF power source 217 or 219 is further provided below the susceptor 202 on which the substrate 203 is installed, so as to apply or block RF as necessary, or to form a plasma chemical vapor phase according to the characteristics of the thin film to be formed. The thin film may be formed by a plasma enhanced CVD or a low pressure CVD process.
본 발명은 또한 분자량이 큰 원료가스를 화학기상 증착방법의 반응 가스로를 사용하여 기판(203) 표면에 그 원료 가스로부터 박막을 형성하는 화학기상 증착방법을 제공한다.The present invention also provides a chemical vapor deposition method for forming a thin film from the raw material gas on the surface of the substrate 203 by using a source gas having a large molecular weight as a reaction gas furnace of the chemical vapor deposition method.
이 화학기상 증착방법은 우선 박막이 증착될 기판(203)을 서셉터(202) 위에 로딩하고 반응 챔버(201)를 진공으로 유지한다. 기판(203)은 서셉터(202) 하측에 설치된 히터에 의해 고정의 온도로 가열된다. 다음에 기화된 분자량이 큰 제1원료 가스를 제1원료 가스도입관(211)을 통해서 예비 반응기 챔버(214)에 도입한다.This chemical vapor deposition method first loads the substrate 203 on which the thin film is to be deposited on the susceptor 202 and keeps the reaction chamber 201 in a vacuum. The substrate 203 is heated to a fixed temperature by a heater provided below the susceptor 202. Next, the first raw material gas having a large vaporized molecular weight is introduced into the preliminary reactor chamber 214 through the first raw material gas introduction pipe 211.
상기 예비 반응기 챔버(214)에 도입된 제1원료가스에 ICP 발생수단에 의해 플라즈마를 야기 시켜 분자량이 큰 제1원료 가스에 에너지를 가함으로 분해시키거나 래디컬 등의 상태로 활성화시켜 반응성 가스로 제조하며, 활성화된 제1원료 가스는 샤워헤드(206)를 통과하도록 한다. 제1원료 가스가 샤워헤드(206)를 통해 반응 챔버(201)로 분사됨과 동시에 제2원료 가스를 제2원료 가스도입관(210)을 통해 샤워헤드(206)로 도입시키며, 제2원료 가스는 제1원료 가스가 통고한 샤워헤드(206)의 가스홀(207)과는 다른 가스홀(208)을 통해 반응 챔버(201) 내로 분사시킨다. 반응 챔버(201) 내로 분사된 각 원료 가스는 기판의 표면에서 소정의 박막을 형성한다.The first raw material gas introduced into the preliminary reactor chamber 214 causes plasma by the ICP generating means to decompose by applying energy to the first raw material gas having a high molecular weight or activate it in a state such as radical to produce a reactive gas. The activated first raw material gas passes through the showerhead 206. The first raw material gas is injected into the reaction chamber 201 through the shower head 206 and the second raw material gas is introduced into the shower head 206 through the second raw material gas introduction pipe 210 and the second raw material gas is introduced. The gas is injected into the reaction chamber 201 through a gas hole 208 different from the gas hole 207 of the shower head 206 in which the first raw material gas is notified. Each source gas injected into the reaction chamber 201 forms a predetermined thin film on the surface of the substrate.
본 발명의 화학기상 증착장치에 관하여 도2를 참조하여 하기에서 보다 상세하게 살펴본다. 여기서는 두 가지 반응 가스 TEOS와 산소를 이용하여 반도체 실리콘 기판 상에 실리콘 산화막을 형성하는 장치를 예를 들어 설명한다.The chemical vapor deposition apparatus of the present invention will be described in more detail below with reference to FIG. 2. An apparatus for forming a silicon oxide film on a semiconductor silicon substrate using two reactive gases TEOS and oxygen is described here as an example.
화학기상 증착공정이 진행되는 화학기상 증착 반응 챔버(201)는 배기구(205)를 통해 진공 펌핑하는 진공 챔버(201)로 구성된다. 반응 챔버(201) 내부에는 기판(203)이 로딩되는 서셉터(202)가 설치되어 있으며 서셉터(202)에는 기판을 가열하는 히터(204)가 설치되어 있다. 서셉터(202)가 대향되는 위치, 즉 반응 챔버(201)의 상부에 복수개의 구멍(207, 208)이 형성되어 있어서 서셉터(202) 위에 로딩되어 있는 기판(203) 상에 화학 기상 증착 원료 가스를 분사하는 샤워헤드(206)가 설치되어 있다. 샤워헤드(206)는 기화된 TEOS 원료 가스가 도입되는 제1원료 가스도입관(211)과 산소가스가 도입되는 제2원료 가스 도입관(210)을통해 반응 챔버(201) 외부의 원료 가스 공급원(미도시)과 연결되며 제1, 제2원료 가스도입관(210, 211)을 통해 반응 원료 가스가 도입된다. 제1원료 가스 도입관(211)은 TEOS 원료 가스 공권과 연결되며, 제2원료 가스도입관(210)은 제1원료 가스도입관과(211)는 무관한 통로를 가지며 산소를 반응 챔버(201) 내로 도입하기 위해 산고 가스 공급원(미도시)과 연결된다.The chemical vapor deposition reaction chamber 201 in which the chemical vapor deposition process is performed is composed of a vacuum chamber 201 that vacuum-pumps through the exhaust port 205. In the reaction chamber 201, a susceptor 202 for loading the substrate 203 is installed, and a heater 204 for heating the substrate is installed in the susceptor 202. The chemical vapor deposition raw material on the substrate 203 loaded on the susceptor 202 by forming a plurality of holes 207 and 208 at the position where the susceptor 202 is opposed, that is, the upper portion of the reaction chamber 201. The shower head 206 which injects gas is provided. The shower head 206 is a source gas supply source outside the reaction chamber 201 through the first raw material gas introduction pipe 211 into which the vaporized TEOS raw material gas is introduced and the second raw material gas introduction pipe 210 into which the oxygen gas is introduced. It is connected to (not shown) and the reaction raw material gas is introduced through the first and second raw material gas introduction pipe (210, 211). The first raw material gas introduction pipe 211 is connected to the TEOS raw material gas void, the second raw material gas introduction pipe 210 has a passage independent of the first raw material gas introduction pipe 211 and the oxygen reaction chamber 201. Is connected to a sango gas source (not shown) for introduction into.
산소 가스는 샤워헤드(206)로 도입되어 바로 반응 챔버(201) 내로 분사되지만, 분자량이 큰 TEOS 원료 가스는 샤워헤드(206)를 통해 반응 챔버(201)에 도입되기 전에 미리 활성화시킬 수 있도록 반응 챔버(201) 상부의 샤워헤드(206)와 제1원료 가스도입관(206) 사이에 예비 반응기 시스템(213)이 설치된다. 이 예비 반응기 시스템(213)을 통과하며 TEOS 가스가 분해 활성화된 후 샤워헤드(206)를 통해 반응 챔버(201)에 분사된다.Oxygen gas is introduced into the showerhead 206 and injected directly into the reaction chamber 201, but the high molecular weight TEOS source gas reacts in advance to be activated prior to introduction into the reaction chamber 201 through the showerhead 206. The preliminary reactor system 213 is installed between the showerhead 206 above the chamber 201 and the first raw material gas introduction pipe 206. After passing through the preliminary reactor system 213 and the TEOS gas is decomposed and activated, it is injected into the reaction chamber 201 through the showerhead 206.
본 실시예에 의한 화학기상 증착장치의 예비 반응기 시스템(213)은 반응 챔버(201)의 상부에 샤워헤드(206)와 기화된 TEOS원료 가스가 도입되는 제1원료 가스도입관(211) 사이에 설치되며, 분자량이 TEOS 원료 가스가 도입되어 용이하게 분해되고 래디컬 등의 형태로 활성화되는 예비 반응기 챔버(214)와, 예비 반응기 챔버(214)를 둘러싸는 코일 수단과, 상기 코일 수단에 약 500㎑ 미만의 RF 전원(217, 219)을 인가하는 RF 발생수단과 ICP 발생시의 임피던스를 제어하는 매칭 네트웍수단(216)과, 예비 반응기 챔버(214) 내로 도입되는 분자량이 큰 TEOS 원료 가스를 예비 반응기 챔버(214) 내에 균일하게 분사시키는 가스확산기(Diffuser)(212)로 이루어진다. 이때 예비 반응기 챔버(214)는 주로 석영, 세라믹 또는 실리콘 카바이드 등을 가공하여 제작되며, 샤워헤드(206)는 알루미늄 등을 사용하여 제작된다.The preliminary reactor system 213 of the chemical vapor deposition apparatus according to the present embodiment is provided between the shower head 206 and the first raw material gas introduction pipe 211 into which the vaporized TEOS raw material gas is introduced. A preliminary reactor chamber 214 having a molecular weight of TEOS raw material gas introduced therein for easy decomposition and activation in the form of radicals, a coil means surrounding the preliminary reactor chamber 214, and about 500 kPa to the coil means. RF reactor means for applying less than the RF power source 217, 219, matching network means 216 for controlling the impedance during ICP generation, and a high molecular weight TEOS raw material gas introduced into the pre-reactor chamber 214 preliminary reactor chamber And a gas diffuser 212 that sprays uniformly within 214. In this case, the preliminary reactor chamber 214 is mainly manufactured by processing quartz, ceramic or silicon carbide, and the showerhead 206 is manufactured using aluminum or the like.
본 실시예에 의한 화학기상 증착장치의 예비 반응기 시스템(213)에서 분자량이 큰 TEOS 원료 가스를 예비 반응기 챔버(214) 내로 도입시키는 가스확산기(212)는 도3a, b에 표시하였듯이 소정 두께를 가진 얇은 원동형으로 확산기의 측면의 복수개의 가스 분사홀(212a)을 설치하며 이를 통해 원료 가스가 예비 반응기 내로 균일하게 분사되도록 한다.(점선으로 원료 가스의 흐름표시)In the preliminary reactor system 213 of the chemical vapor deposition apparatus according to the present embodiment, the gas diffuser 212 for introducing a high molecular weight TEOS source gas into the preliminary reactor chamber 214 has a predetermined thickness as shown in FIGS. 3A and 3B. It is a thin cylindrical type, which is provided with a plurality of gas injection holes 212a on the side of the diffuser, through which the source gas is uniformly injected into the preliminary reactor.
또한 본 실시예에 의한 화학기상 증착장치의 샤워헤드(206)는 도2에 도시된 바와 같이 TEOS 원료 가스가 도입되는 가스홀(208)과 산소가스가 도입되는 가스홀(207)이 별도로 분리되도록 구성되어 샤워헤드(206) 내에서 각각의 원료 가스들이 섞이지 않으며 각각의 원료 가스를 별도의 분리된 가스홀(207, 208)을 통해 반응 챔버(201) 내로 분사한다.In addition, the shower head 206 of the chemical vapor deposition apparatus according to the present exemplary embodiment may separate the gas hole 208 into which the TEOS raw material gas is introduced and the gas hole 207 into which the oxygen gas is introduced, as shown in FIG. 2. It is configured so that each source gas is not mixed in the showerhead 206 and each source gas is injected into the reaction chamber 201 through separate gas holes 207 and 208.
또한, 본 실시예에 의한 화학기상 증착장치는 기판(203)에 RF 전원(217, 219)이 가해질 수 있도록 기판 전극(218)과 RF전원(219)을 더 설치하며 필요에 따라 RF를 가하거나 차단하거나 하여 형성코자 하는 박막의 특성에 맞추어 플라즈마 화학기상 증착 혹은 저압 화학기상 증착 공정으로 박막을 형성할 수 있다.In addition, the chemical vapor deposition apparatus according to the present embodiment further installs the substrate electrode 218 and the RF power source 219 so that the RF power sources 217 and 219 can be applied to the substrate 203, and applies RF if necessary. The thin film may be formed by a plasma chemical vapor deposition or a low pressure chemical vapor deposition process in accordance with the characteristics of the thin film to be blocked or formed.
본 실시예의 기상 증착장치를 이용하여 TEOS 산화막을 형성하는 화학기상 증착방법을 설명한다. 우선 실리콘 산화막이 증착될 반도체 기판(203)을 반은 반응 챔버(201)의 로딩 포트(209)를 통해 서셉터(202) 위에 로딩하고, 나머지 반은 반응 챔버(201)의 진공으로 유지한다. 기판(203)은 서셉터(202) 하측에 설치된 히터에의해 소정의 온도로 가열된다.A chemical vapor deposition method for forming a TEOS oxide film using the vapor deposition apparatus of this embodiment will be described. First, the semiconductor substrate 203 on which the silicon oxide film is to be deposited is loaded on the susceptor 202 through the loading port 209 of the reaction chamber 201 and the other half is kept in the vacuum of the reaction chamber 201. The substrate 203 is heated to a predetermined temperature by a heater provided below the susceptor 202.
다음에 기화된 분자량이 큰 TEOS 원료 가스를 제1원료 가스도입관(211)을 통해서 예비 반응기 챔버(201)에 도입한다. 예비 반응기 챔버(201)에 도입된 TEOS 가스에 ICP발생수단에 의해 플라즈마를 야기 시켜 에너지를 가하여 TEOS 가스를 분해시키거나 래디컬 등의 상태로 활성화시켜 반응성 가스로 제조한다. 활성화된 TEOS 원료 가스는 샤워헤드(206)의 제1 가스홀(208)을 통과하도록 한다. 활성화된 반응성 TEOS 원료 가스가 샤워헤드(206)를 통해 반응 챔버(201)로 분사됨과 동시에 산소 가스를 제2원료 가스도입관(210)을 통해 샤워헤드(206)의 제1원료 가스가 통과한 가스홀(208) 과는 다른 제2 가스홀(207)을 통해 반응 챔버(201) 내로 분사시킨다. 반응 챔버(201) 내로 분사된 TEOS 원료 가스 및 산소는 기판의 표면상에 실리콘 산화막을 형성한다.Next, the TEOS raw material gas having a large vaporized molecular weight is introduced into the preliminary reactor chamber 201 through the first raw material gas introduction pipe 211. The plasma generated by the ICP generating means is applied to the TEOS gas introduced into the preliminary reactor chamber 201 to decompose the TEOS gas by activating it in a state such as radical or the like to produce a reactive gas. The activated TEOS source gas passes through the first gas hole 208 of the showerhead 206. The activated reactive TEOS raw material gas is injected into the reaction chamber 201 through the shower head 206 and oxygen gas is passed through the second raw material gas introduction pipe 210 and the first raw material gas of the shower head 206 passes. It is injected into the reaction chamber 201 through a second gas hole 207 different from the gas hole 208. TEOS source gas and oxygen injected into the reaction chamber 201 form a silicon oxide film on the surface of the substrate.
상기와 같이 제조된 TEOS 실리콘 산화막은 TEOS 원료 가스가 충분히 분해 활성화되어 반응성 가스로 되어 반응 챔버(201)에 분사됨으로 기판 위에 산화막을 형성하는 공정이 빠른 속도로 안정하게 이루어진다. 또한 기판 내에서 균일한 증착 두께 형성이 용이하고 파티클이 발생하지 않는다.TEOS silicon oxide film prepared as described above is a process of forming an oxide film on the substrate is stable at a high speed because the TEOS source gas is sufficiently decomposition activated to be a reactive gas is injected into the reaction chamber 201. It is also easy to form a uniform deposition thickness in the substrate and no particles are generated.
상기와 같은 화학기상 증착장치 및 그 방법은 반응 원료 가스가 두 개가 아닌 세 가지 이상의 복수의 반응 원료 가스를 사용하는 경우도 원료 가스 중에서 분자량이 큰 원료 가스를 별도로 예비 반응기에서 활성화시켜 반응 챔버(201)에 도입함으로서 빠른 증착 속도로 안정된 박막을 제조한다.The chemical vapor deposition apparatus and the method as described above are activated in the preliminary reactor by separately activating the raw material gas having a high molecular weight among the raw material gas in the preliminary reactor even when three or more reaction raw material gases are used instead of two. ) To produce a stable thin film at a fast deposition rate.
상기한 바와 같이 박막을 제조하는 화학기상 증착 기술은 상기의 예시된 산화막 외에 강유전성 절연막, 배선 재료막 등 분자량이 큰 원료 가스를 사용하여 여러 가지 재료의 박막을 형성하는 공정에 사용될 수 있다.As described above, a chemical vapor deposition technique for manufacturing a thin film may be used in a process of forming a thin film of various materials using a source gas having a high molecular weight such as a ferroelectric insulating film or a wiring material film in addition to the above-described oxide film.
이하 본 발명에 의한 화학기상 증착장치 및 증착방법은 화학기상 증착장치에 예비 반응기를 설치하여 분자량이 큰 원료 가스가 반응 챔버에 도입되기 전에 예비 반응기 챔버 내에서 활성화시킨 후 반응 챔버에서 다른 반응 가스와 반응하게 함으로써 향상된 증착속도를 얻을 수 있으며 균일한 박막을 안정되게 제조할 수 있는 효과가 있다.Hereinafter, the chemical vapor deposition apparatus and the deposition method according to the present invention install a preliminary reactor in the chemical vapor deposition apparatus to activate a raw material gas having a high molecular weight in the preliminary reactor chamber before being introduced into the reaction chamber, and then react with other reactant gases in the reaction chamber. By reacting, an improved deposition rate can be obtained, and a uniform thin film can be stably produced.
상술한 바와 같은 본 발명에 따른 화학기상 증착장치 및 증착방법은 분자량이 큰 원료 가스가 예비 반응기 챔버 내에서 충분히 분해되고 활성화됨으로 원료 가스에 함유되어 있는 탄소의 제거가 용이하여 고순도의 박막을 제조할 수 있는 효과가 있다.As described above, the chemical vapor deposition apparatus and the deposition method according to the present invention can easily remove carbon contained in the raw material gas to prepare a thin film of high purity since the raw material gas having a large molecular weight is sufficiently decomposed and activated in the pre-reactor chamber. It can be effective.
상술한 본 발명과 같은 화학기상 증착장치 및 증착방법은 박막을 형성하는 증착 속도를 증가시키며, 별도의 고정 추가 없이 단순한 공정에 의해 박막을 제조함으로 박막제조 공정이 단순하여 단위 시간당 기판 처리 속도를 향상하므로 생산성을 향상시키는 효과가 있다.The chemical vapor deposition apparatus and the deposition method as described above increase the deposition rate for forming a thin film, and the thin film manufacturing process is simple by manufacturing a thin film by a simple process without additional fixed addition, thereby improving the substrate processing speed per unit time. Therefore, there is an effect of improving the productivity.
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|---|---|---|---|---|
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Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR890003266A (en) * | 1987-07-20 | 1989-04-13 | 미다 가쓰시게 | Plasma treatment method and apparatus |
| JPH0729827A (en) * | 1993-07-13 | 1995-01-31 | Kawasaki Steel Corp | Method and apparatus for manufacturing semiconductor substrate |
| JPH1064899A (en) * | 1996-08-16 | 1998-03-06 | Nec Corp | Plasma CVD insulating film and method for forming the same |
| KR19980066302A (en) * | 1997-01-22 | 1998-10-15 | 김광호 | HDP CVD Facility to Detect Plasma Light |
| KR20010094939A (en) * | 2000-03-30 | 2001-11-03 | 엔도 마코토 | Apparatus for manufacturing a semiconductor device and method therefor |
-
2002
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Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR890003266A (en) * | 1987-07-20 | 1989-04-13 | 미다 가쓰시게 | Plasma treatment method and apparatus |
| JPH0729827A (en) * | 1993-07-13 | 1995-01-31 | Kawasaki Steel Corp | Method and apparatus for manufacturing semiconductor substrate |
| JPH1064899A (en) * | 1996-08-16 | 1998-03-06 | Nec Corp | Plasma CVD insulating film and method for forming the same |
| KR19980066302A (en) * | 1997-01-22 | 1998-10-15 | 김광호 | HDP CVD Facility to Detect Plasma Light |
| KR20010094939A (en) * | 2000-03-30 | 2001-11-03 | 엔도 마코토 | Apparatus for manufacturing a semiconductor device and method therefor |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100798416B1 (en) * | 2005-07-21 | 2008-01-28 | 한양대학교 산학협력단 | Plasma processing equipment |
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