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図面 (5)

課題

高周波に対する接地面を形成する部材におけるインピーダンスを調整する。

解決手段

処理容器と、高周波電流を供給する高周波電源と、前記処理容器に電気的に接続された部材と、を有し、前記部材は、前記部材のインピーダンスを調整するために、前記処理容器内の特定の構成に対応する前記部材の第1の領域の単位体積あたりの表面積が、前記第1の領域以外の領域である前記部材の第2の領域の単位体積あたりの表面積と異なるように構成する、基板処理装置が提供される。

概要

背景

プラズマ処理装置処理容器側壁と載置台との間には、複数の貫通孔を有する環状のバッフル板が設けられている。例えば、特許文献1は、アルミニウムで形成されたバッフル板の母材の表面にアルマイト層を形成し、アルマイト層を介してイットリアの膜を溶射し、これにより、プラズマに晒されるバッフル板の耐電圧を改善することを提案している。

概要

高周波に対する接地面を形成する部材におけるインピーダンスを調整する。処理容器と、高周波電流を供給する高周波電源と、前記処理容器に電気的に接続された部材と、を有し、前記部材は、前記部材のインピーダンスを調整するために、前記処理容器内の特定の構成に対応する前記部材の第1の領域の単位体積あたりの表面積が、前記第1の領域以外の領域である前記部材の第2の領域の単位体積あたりの表面積と異なるように構成する、基板処理装置が提供される。

目的

特開2016−28379号公報






本開示は、高周波に対する接地面を形成する部材におけるインピーダンスを調整することが可能な基板処理装置を提供する

効果

実績

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請求項1

処理容器と、高周波電源と、前記処理容器とともに前記高周波電源から出力された高周波に対する接地面を形成する第1の部材と、を有し、前記第1の部材は、前記処理容器内の特定の構成に対応する第1の領域の表面積と、前記第1の部材の前記第1の領域以外の領域である第2の領域の表面積とを変化させてインピーダンスを調整するように構成する、基板処理装置

請求項2

前記高周波電源から出力された高周波に対する接地面を形成する第2の部材を有し、前記第1の部材は、前記処理容器内の特定の構成に対応する前記第2の部材が円周方向に形成する角度と、前記第2の部材が円周方向に形成する角度以外の角度とに基づき、前記第1の領域の表面積と前記第2の領域の表面積とを変化させて構成する、請求項1に記載の基板処理装置。

請求項3

前記第1の部材は、前記第1の部材の穴の形状又は穴の密度により前記第1の領域の表面積と前記第2の領域の表面積とを変化させて構成する、請求項1又は2に記載の基板処理装置。

請求項4

前記第1の部材は、バッフル板である、請求項1〜3のいずれか一項に記載の基板処理装置。

請求項5

前記バッフル板の前記第1の領域における穴は、前記バッフル板の上面の径よりも前記バッフル板の下面の径が広い、請求項4に記載の基板処理装置。

請求項6

前記バッフル板は、コニカル形状である、請求項4又は5に記載の基板処理装置。

請求項7

前記第2の部材は、シャッターである、請求項2に記載の基板処理装置。

技術分野

0001

本開示は、基板処理装置に関する。

背景技術

0002

プラズマ処理装置処理容器側壁と載置台との間には、複数の貫通孔を有する環状のバッフル板が設けられている。例えば、特許文献1は、アルミニウムで形成されたバッフル板の母材の表面にアルマイト層を形成し、アルマイト層を介してイットリアの膜を溶射し、これにより、プラズマに晒されるバッフル板の耐電圧を改善することを提案している。

先行技術

0003

特開2016−28379号公報

発明が解決しようとする課題

0004

本開示は、高周波に対する接地面を形成する部材におけるインピーダンスを調整することが可能な基板処理装置を提供する。

課題を解決するための手段

0005

本開示の一の態様によれば、処理容器と、高周波電源と、前記処理容器とともに前記高周波電源から出力された高周波に対する接地面を形成する第1の部材と、を有し、前記第1の部材は、前記処理容器内の特定の構成に対応する第1の領域の表面積と、前記第1の部材の前記第1の領域以外の領域である第2の領域の表面積とを変化させてインピーダンスを調整するように構成する、基板処理装置が提供される。

発明の効果

0006

一の側面によれば、高周波に対する接地面を形成する部材におけるインピーダンスを調整することができる。

図面の簡単な説明

0007

一実施形態に係る基板処理装置の一例を示す断面模式図
一実施形態に係るバッフル板、シャッター及びその周囲の一例を示す拡大図。
一実施形態に係るバッフル板の一例を示す斜視図。
一実施形態に係るバッフル板に設けられた貫通孔を拡大して示す断面図。

実施例

0008

以下、図面を参照して本開示を実施するための形態について説明する。各図面において、同一構成部分には同一符号を付し、重複した説明を省略する場合がある。

0009

[基板処理装置の全体構成]
まず、一実施形態に係る基板処理装置1の構成について、図1を参照して説明する。図1は、一実施形態に係る基板処理装置1の一例を示す断面模式図である。なお、本実施形態では、RIE(Reactive Ion Etching)型の基板処理装置1を例に挙げて説明する。

0010

基板処理装置1は、金属製、例えば、アルミニウム又はステンレス鋼製の円筒型の処理容器10を有し、その内部は、プラズマエッチングプラズマCVD等のプラズマ処理が行われる処理空間Uとなっている。処理容器10は接地されている。

0011

処理容器10の内部には、ウェハWを載置する円板状のステージ11が配設されている。ステージ11は、基材11aと静電チャック25とを有する。基材11aは、例えば、アルミニウムからなり、絶縁性筒状保持部材12を介して処理容器10の底から垂直上方に延びる筒状支持部13に支持されている。

0012

静電チャック25は、基材11aの上に配置される。静電チャック25は、ウェハWが載置される円板状の中央部25aと、中央部25aの外側の環状の周縁部25bとからなる。中央部25aの高さは周縁部25bの高さよりも高くなっている。

0013

中央部25aは、導電膜からなる電極25cを一対の誘電膜の間に挟み込むことによって構成される。電極25cには直流電源26がスイッチ27を介して電気的に接続されている。静電チャック25は、直流電源26から電極25cに印加された直流電圧により静電力を発生させ、その静電力によりウェハWを吸着保持する。周縁部25bの上面には、基板の周囲を環状に囲むエッジリング30(フォーカスリングともいう。)が載置されている。エッジリング30は、例えばシリコンから形成されている。

0014

ステージ11の内部には、例えば、円周方向に延在する環状の冷媒室31が設けられている。この冷媒室31には、チラーユニット32から配管33、34を介して所定温度熱媒体、例えば、冷却水循環供給され、熱媒体の温度によって静電チャック25上のウェハWの温度を制御する。

0015

静電チャック25には、ガス供給ライン36を介して伝熱ガス供給部35が接続されている。伝熱ガス供給部35は、ガス供給ライン36を用いて、静電チャック25の中央部25aの上面と、ウェハWの下面とで挟まれる空間に伝熱ガスを供給する。伝熱ガスとしては、熱伝導性を有するガス、例えば、Heガス等が好適に用いられる。

0016

ステージ11には、プラズマ生成およびRIE用の第1高周波電源21が整合器21aを介して電気的に接続されている。第1高周波電源21は、第1の高周波、例えば、40MHzの周波数電力をステージ11に印加する。

0017

ステージ11には、イオン引き込み用の第2高周波電源22が整合器22aを介して電気的に接続されている。第2高周波電源22は、第1高周波よりも低い第2高周波、例えば、3MHzの周波数の電力をステージ11に印加する。

0018

また、処理容器10の天井部には、ガスシャワーヘッド24が配設されている。第1の高周波の電力及び/又は第2の高周波の電力が供給されることにより、ガスシャワーヘッド24(上部電極)とステージ11(下部電極)との間で高周波電界が生成される。処理ガス供給部40から出力された所定のガスは、ガスシャワーヘッド24からシャワー状に供給され、処理空間Uにて高周波電界によりプラズマ化する。

0019

処理容器10の内壁には、デポシールド52が着脱自在に設けられている。デポシールド52は、プラズマ処理中に生成される反応生成物が処理容器10の内壁に付着することを防止する。デポシールド52は、処理容器10の内壁及びステージ11の外周に設けられてもよい。

0020

処理容器10の内壁とステージ11との間には、排気路14が形成されている。排気路14の上であってウェハWの下方位置には、コニカル形状円錐台形状)のバッフル板15が設けられている。バッフル板15は、ステージ11の外周に配置された部材53に固定されている。バッフル板15は、ガスの流れを整えるとともに、排気路14の空間にプラズマが侵入することを抑制する。

0021

処理空間Uの一部は、シャッター51により開閉可能となっている。シャッター51は、シャッター51に接続されたリフター50の駆動により昇降し、処理容器10に設けられた開口(搬送口19)を開閉する。

0022

排気路14の底部には排気口16が形成されている。排気口16には、排気管17を介して排気装置18が接続されている。排気装置18は、真空ポンプを有し、処理容器10内の処理空間を所定の真空度まで減圧する。また、排気管17は可変バタフライバルブである自動圧力制御弁(automatic pressure control valve)(以下、「APC」という)を有し(図示せず)、APCは自動的に処理容器10内の圧力制御を行う。さらに、処理容器10の側壁には、ウェハWの搬送口19を開閉するゲートバルブ20が取り付けられている。

0023

ガスシャワーヘッド24は、絶縁部材44を介して処理容器10の天井部に支持されている。ガスシャワーヘッド24は、電極板37と、電極板37を着脱可能に支持する電極支持体38とを有する。電極板37は、多数のガス通気孔37aを有する。電極支持体38の内部にはバッファ室39が設けられている。処理ガス供給部40は、ガス供給配管41を介してガス導入口38aに接続されている。処理ガス供給部40から供給されたガスは、バッファ室39に通され、多数のガス通気孔37aから処理容器10内に供給される。

0024

基板処理装置1の各構成要素は、制御部43に接続されている。制御部43は、基板処理装置1の各構成要素を制御する。各構成要素としては、例えば、排気装置18、第1高周波電源21、第2高周波電源22、スイッチ27、直流電源26、チラーユニット32、伝熱ガス供給部35および処理ガス供給部40が挙げられる。

0025

制御部43は、CPU43a及びメモリ43b(記憶装置)を備え、メモリ43bに記憶されたプログラム及び処理レシピ読み出して実行することで、基板処理装置1においてプラズマ処理を制御する。また、制御部43は、プラズマ処理に応じて、シャッター51の開閉処理、エッジリング30を静電吸着するための静電吸着処理及び伝熱ガスを供給する伝熱ガス供給処理等を制御する。

0026

処理容器10の周囲には、環状又は同心状に延びる磁石42が配置されている。基板処理装置1の処理容器10内では、磁石42によって一方向に向かう水平磁界が形成される。また、ステージ11とガスシャワーヘッド24との間に印加された高周波電力によって鉛直方向のRF電界が形成される。これにより、処理容器10内において処理ガスを介したマグネトロン放電が行われ、ステージ11の表面近傍において処理ガスから高密度のプラズマが生成される。

0027

プラズマ処理において、基板処理装置1は、まず、ゲートバルブ20を開状態にしてウェハWを搬送口19から搬入し、ステージ11上に載置する。排気装置18は処理容器10内を排気する。処理ガス供給部40は処理ガスを処理容器10内に導入する。伝熱ガス供給部35は、伝熱ガスをウェハWの裏面に供給する。第1高周波電源21がプラズマ生成用の高周波電力をステージ11に印加すると、処理ガスがプラズマ化し、プラズマ中のラジカルやイオンによってウェハWの表面に所定のプラズマ処理が行われる。第2高周波電源22からイオン引き込み用の高周波電力をステージ11に印加してもよい。

0028

[バッフル板及びシャッターの構成]
次に、バッフル板15、シャッター51及びその周囲の構成について、図1及び図2を参照しながら説明する。図2は、一実施形態に係るバッフル板15、シャッター51及びその周囲の一例を示す拡大図である。

0029

図1を参照すると、デポシールド52とステージ11との間にコニカル形状のバッフル板15が設けられている。バッフル板15の上部の開口は、下部の開口よりも大きい。

0030

バッフル板15の上端の外側には、円周方向の一部の、搬送口19に対応する位置にシャッター51が昇降可能に設けられている。シャッター51が上昇すると、デポシールド52に当接し、これにより、搬送口19が閉じられる。バッフル板15の下端の内側には、ステージ11の外周に配置された部材53が設けられている。バッフル板15は、部材53を介して処理容器10の底部に固定されている。バッフル板15は、処理容器10とともに第1高周波電源21及び/又は第2高周波電源22から出力された高周波に対する接地面を形成する第1の部材の一例である。図2に拡大して示すように、バッフル板15の上端は金属又は金属にセラミックス被覆したコンタクト部材54に接合されている。

0031

バッフル板15、シャッター51、デポシールド52及び部材53は、アルミニウム等の金属から形成されている。バッフル板15、シャッター51、デポシールド52及び部材53は、アルミニウム材に、アルミナ、イットリア(Y2O3)等のセラミックスを被覆したものを用いてもよい。

0032

処理空間U(図1参照)の一部は、シャッター51により開閉可能となっている。ウェハWの搬入及び搬出時、図2(a)に示すように、シャッター51に接続されたリフター50の駆動によりシャッター51を下降させてシャッター51を開ける。この状態でゲートバルブ20を開き、図示しない搬送アームを搬送口19から処理容器10内に差し入れ、ウェハWを搬入又は搬出する。

0033

プラズマ処理中、図2(b)に示すように、リフター50の駆動によりシャッター51をデポシールド52及びコンタクト部材54に当接するまで上昇させ、シャッター51を閉じる。

0034

デポシールド52は、処理容器10に接し、処理容器10とともに第1高周波電源21及び/又は第2高周波電源22から出力された高周波に対する接地面を形成する第1の部材の一例である。

0035

シャッター51は、第1高周波電源21及び/又は第2高周波電源22から出力された高周波に対する接地面を形成する第2の部材の一例である。シャッター51は、処理容器10とともに第1高周波電源21及び/又は第2高周波電源22から出力された高周波に対する接地面を形成する第1の部材として機能してもよい。

0036

なお、シャッター51、搬送口19、ゲートバルブ20、排気路14、排気口16又は排気管17の少なくともいずれかは、処理容器10内の特定の構成の一例である。

0037

図2(b)に示すように、シャッター51を閉じると、シャッター51は、バッフル板15及びデポシールド52と接続され、接地面(グランド面)を形成する。すなわち、処理容器10、デポシールド52、シャッター51及びバッフル板15がグランド電位を持ち、これにより、処理空間Uにプラズマを閉じ込めることができる。かかる構成により、処理空間Uは、ステージ11、処理容器10、ガスシャワーヘッド24、バッフル板15、シャッター51及びデポシールド52にて形成されたプラズマ生成空間となる。

0038

処理容器10の底部に設けられた排気口16が所定位置に偏って配置されると、排気に偏りが生じる。これに対して、バッフル板15は、貫通孔15a、15bにガスを流すことで円周方向のガスの流れを整え、排気の偏りをなくす機能を有する。また、バッフル板15は、処理空間Uと排気路14とを仕切り、排気路14にプラズマが侵入することを抑制する機能を有する。

0039

図3に示すように、バッフル板15は、バッフル板15を貫通する複数の貫通孔15a、15bが円周方向に均等に配置されている。複数の貫通孔15a、15bは、バッフル板15の上面及び下面に対して垂直に貫通する。

0040

本実施形態では、バッフル板15はコニカル形状であるが、水平方向の環状に形成されてもよい。ただし、バッフル板15をコニカル形状にすることで、貫通孔15a、15bの数を増やすことができ、上記機能を向上させることができる。また、バッフル板15の表面積を増やすことができる。

0041

図2(b)に戻り、プラズマ処理中、シャッター51が閉じると、バッフル板15、シャッター51及びデポシールド52は接続され、グランド電位となり、第1高周波電源21及び/又は第2高周波電源22から出力された高周波RFの電流が流れる経路となる。以下、高周波RFの電流が流れる経路を、高周波の伝搬経路(RF Path)ともいう。

0042

図2(b)の状態では、シャッター51とデポシールド52及びシャッター51とコンタクト部材54とは当接した状態であり、シャッター51とデポシールド52の接触部分、及び、シャッター51とコンタクト部材54の接触部分が電気的に不安定になることがあり、高周波RFの電流の流れが悪くなり易い。

0043

図3に示すように、Oを中心としてバッフル板15の円周方向の360°の領域のうち、シャッター51がある領域に対応する84°の領域を「第1の領域」とし、シャッター51がない領域に対応する276°(=360°−84°)の領域を「第2の領域」とする。

0044

シャッター51とデポシールド52の接触部分、及び、シャッター51とコンタクト部材54の接触部分で高周波RFの電流の流れが悪くなると、第1の領域では、第2の領域よりもインピーダンスが高くなる。つまり、第1の領域では、第2の領域よりも第1高周波電源21及び/又は第2高周波電源22から出力された高周波RFの電流が流れ難くなる。

0045

このため、ウェハWにプラズマエッチング処理を行った場合、シャッター51がある側のホールのCD(Critical Dimention)と、シャッター51がない側のホールのCDに偏りが生じる。そこで、本実施形態に係るバッフル板15は、シャッター51がある側の第1の領域において第2の領域よりも高周波RFの電流を通り易くする構成を有する。これにより、バッフル板15の第1の領域のインピーダンスと第2の領域のインピーダンスとを円周方向で揃える。これにより、シャッター51がある側のホールのCDと、シャッター51がない側のホールのCDの偏りを解消することができ、プロセス特性及び生産性を向上させることができる。

0046

バッフル板15が有するインピーダンスを調整する構成について、図3及び図4を参照して説明する。図3に示すように、バッフル板15のプラズマに暴露される面(上面)において、第1の領域の貫通孔15aの直径が、第2の領域の貫通孔15bの直径よりも小さくなるように形成する。図3の「A」の貫通孔15a、15bを拡大し、その断面を示した図4を参照する。バッフル板15の上面に形成される貫通孔15aの開口151aの直径(φ1)は、バッフル板15の上面に形成される貫通孔15bの開口151bの直径(φ2.5)の半分以下のサイズに形成されている。ただし、開口151aと開口151bの大きさの比は、開口151aが開口151bよりも小さければ、これに限られない、
一方、バッフル板15の下面に形成される貫通孔15aの開口152aの直径(φ2.5)は、バッフル板15の下面に形成される貫通孔15bの開口152bの直径(φ2.5)と同じである。また、バッフル板15の厚さをH2とすると、バッフル板15の上面からH1(H1<H2)の距離に段差15a1が設けられている。

0047

かかる構成により、バッフル板15の第1の領域の上面及び貫通孔15aの内壁面トータルの表面積を、第2の領域の上面及び貫通孔15bの内面のトータルの表面積よりも大きくすることができる。これにより、バッフル板15の第1の領域のインピーダンスを第2の領域のインピーダンスよりも低くする。

0048

バッフル板15とシャッター51とは同じグランド電位である。よって、バッフル板15の第1の領域の表面積(グランド面積)を第2の領域の表面積(グランド面積)よりも大きくすることで、バッフル板15の第1の領域のインピーダンスを第2の領域のインピーダンスよりも低くすることができる。これにより、シャッター51においてインピーダンスが高くなっても、シャッター51を経由する高周波の伝搬経路と、シャッター51を経由しない高周波の伝搬経路とを略同一のインピーダンスに調整することができる。これにより、シャッター51がある側のホールのCDと、シャッター51がない側のホールのCDの偏りを解消することができ、プロセス特性及び生産性を向上させることができる。

0049

また、バッフル板15の第1の領域の貫通孔15aに段差15a1を設け、バッフル板15の下面における開口を広げることで、貫通孔15aを通るガスのコンダクタンスを確保することができる。これにより、高周波の伝搬経路のインピーダンス調整と、ガスのコンダクタンスとの両立を図ることができる。

0050

以上に説明したように、本実施形態の基板処理装置1によれば、処理容器10と、高周波電源21,22と、処理容器10とともに高周波電源21,22から出力された高周波に対する接地面を形成する第1の部材と、を有する。第1の部材は、処理容器10の特定の構成に対応する第1の領域の表面積と、前記第1の領域以外の第2の領域の表面積とを変化させてインピーダンスを調整するように構成されている。これにより、高周波に対する接地面を形成する部材におけるインピーダンスを調整することができる。これにより、第2の部材がある側のホールのCDと、第2の部材がない側のホールのCDの偏りを解消することができ、プロセス特性及び生産性を向上させることができる。第1の部材は、バッフル板15、シャッター51、デポシールド52のいずれであってもよい。第2の部材は、シャッターであってもよい。

0051

[変形例]
変形例としては、例えば、第1の部材は、処理容器10の特定の構成に対応する第2の部材が円周方向に形成する角度と、前記第2の部材以外の角度とに基づき、前記第1の領域の表面積と前記第2の領域の表面積とを変化させて構成してもよい。

0052

また、上記実施形態では、第1の部材は、第1の部材の穴の形状により前記第1の領域の表面積と前記第2の領域の表面積とを変化させてインピーダンスを調整したが、これに限られない。例えば、第1の部材は、前記第1の部材の穴の密度により前記第1の領域の表面積と前記第2の領域の表面積とを変化させてインピーダンスを調整してもよい。

0053

また、上記実施形態では、インピーダンスに不均一が生じる処理容器10の特定の構成として、シャッター51を挙げて説明したが、インピーダンスに不均一が生じる箇所は1つに限られない。シャッター51が2つ以上設けられている場合には、2カ所でインピーダンスに不均一が生じる。よって、この場合、2つのシャッターに対応した2カ所の領域である第1の領域の貫通孔15aとそれ以外の領域である第2の領域の貫通孔15bとの形状を変えてインピーダンスを調整してもよい。

0054

また、上記実施形態では、第1の領域の貫通孔15aの形状を第2の領域の貫通孔15bの形状と異ならせることで、バッフル板15の第1の領域の表面積を第2の領域の表面積よりも大きくした。しかしながら、これに限られず、バッフル板15の第1の領域の表面形状を第2の領域の表面形状と変えることで、第1の領域の表面積を第2の領域の表面積よりも大きくしてもよい。また、バッフル板15の第1の領域の厚さを第2の領域の厚さと変えることで、第1の領域の表面積を第2の領域の表面積よりも大きくしてもよい。

0055

また、バッフル板15の第1の領域に酸化イットリウムやアルミナの溶射膜を形成し、表面処理を行うことでインピーダンスを調整してもよい。第1の領域の表面に溶射やその他のコーティング技術を用いて絶縁膜を形成することで、第1の領域のインピーダンスを第2の領域のインピーダンスよりも高くすることができる。これにより、第1の領域の表面積を第2の領域の表面積よりも大きくし過ぎた場合にシャッター51側の第1の領域のインピーダンスが下がり過ぎた状態を改善し、トータルで概ね同一のインピーダンスに調整することができる。

0056

今回開示された一実施形態に係る基板処理装置は、すべての点において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、様々な形態で変形及び改良が可能である。上記複数の実施形態に記載された事項は、矛盾しない範囲で他の構成も取り得ることができ、また、矛盾しない範囲で組み合わせることができる。

0057

本開示の基板処理装置は、ALD(Atomic Layer Deposition )装置、Capacitively Coupled Plasma(CCP),Inductively Coupled Plasma(ICP),Radial Line Slot Antenna, Electron Cyclotron Resonance Plasma(ECR),Helicon Wave Plasma(HWP)のどのタイプでも適用可能である。

0058

1基板処理装置
10処理容器
11ステージ
14排気路
15バッフル板
15a、15b貫通孔
19搬送口
20ゲートバルブ
21 第1高周波電源
22 第2高周波電源
24ガスシャワーヘッド
25静電チャック
30エッジリング
40処理ガス供給部
43 制御部
51シャッター
52デポシールド
53 部材
U 処理空間

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    【課題・解決手段】ナノ粒子インクを用いてテクスチャード表面ナノインプリントリソグラフィーを製造する方法に関する様々な実施形態が開示される。本発明は、複雑な幾何形状を有する特徴要素を有する基板の柔軟なパ... 詳細

  • 国立研究開発法人産業技術総合研究所の「 半導体装置及びその製造方法」が 公開されました。( 2020/12/17)

    【課題・解決手段】CMOS等のソース/ドレインの金属接触部の接触抵抗の低減を実現した半導体装置及びその製造方法を提供する。金属電極、タングステンシリサイド膜、並びにシリコン層若しくはシリコンとカーボン... 詳細

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