JP2976899B2 - 真空成膜方法および装置 - Google Patents
真空成膜方法および装置Info
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- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C14/00—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
- C23C14/22—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the process of coating
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-
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- C23C14/22—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the process of coating
- C23C14/56—Apparatus specially adapted for continuous coating; Arrangements for maintaining the vacuum, e.g. vacuum locks
- C23C14/564—Means for minimising impurities in the coating chamber such as dust, moisture, residual gases
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-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
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- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
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- H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
- H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
- H01L21/28—Manufacture of electrodes on semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/268
- H01L21/283—Deposition of conductive or insulating materials for electrodes conducting electric current
- H01L21/285—Deposition of conductive or insulating materials for electrodes conducting electric current from a gas or vapour, e.g. condensation
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- H01L21/28568—Deposition of conductive or insulating materials for electrodes conducting electric current from a gas or vapour, e.g. condensation of conductive layers on semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table the conductive layers comprising transition metals
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、成膜技術に関し、
裏面での成膜具合をコントロールすることが可能な真空
成膜方法および装置に関する。
裏面での成膜具合をコントロールすることが可能な真空
成膜方法および装置に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、ウェハの表面に順次Ti、Ti
N、Wを成膜する成膜方法および装置が開発されてい
る。例えば次のような従来例がある。
N、Wを成膜する成膜方法および装置が開発されてい
る。例えば次のような従来例がある。
【0003】図3は従来の真空成膜機構の概略構成を説
明する図で、(a)は従来例1、(b)は従来例2を示
す。 (1)特開平6ー29241(従来例1) 層間絶縁膜31上にポリシリコン膜33を形成した後、
Ti膜、TiN膜35を順次スパッタリングする。この
ときウェハ周辺部はクランプ36で支持し、アニール
後、次工程のブランケットタングステン膜38を形成す
る。これによりブランケットタングステン膜38はポリ
シリコン膜33上に成膜されるため、ブランケットタン
グステン膜38の剥れが防止できる(ブランケットタン
グステン膜38と層間絶縁膜31との密着性が悪いため
にブランケットタングステン膜38の膜剥れが起き
る)。チタンシリサイド膜37はTi膜とポリシリコン
膜33が反応してできる。30はシリコンウェハであ
る。 (2)特開平4ー32563(従来例2) チャンバー41内で剥離傾向の大きい膜(TiN)と剥
離傾向の小さい膜(Ti)43の両方の成膜を同一チャ
ンバー内でスパッタリングガスを変化させて行う。その
ことによりチャンバー内におけるパーティクルを低減す
る。41はチャンバ、42は基板ホルダ、43はTi、
44はターゲット、45はシャッター板、48は高周波
電源、49はガス導入系、50はアルゴンガスボンベ、
52は窒素ガスボンベ、54は基板である。
明する図で、(a)は従来例1、(b)は従来例2を示
す。 (1)特開平6ー29241(従来例1) 層間絶縁膜31上にポリシリコン膜33を形成した後、
Ti膜、TiN膜35を順次スパッタリングする。この
ときウェハ周辺部はクランプ36で支持し、アニール
後、次工程のブランケットタングステン膜38を形成す
る。これによりブランケットタングステン膜38はポリ
シリコン膜33上に成膜されるため、ブランケットタン
グステン膜38の剥れが防止できる(ブランケットタン
グステン膜38と層間絶縁膜31との密着性が悪いため
にブランケットタングステン膜38の膜剥れが起き
る)。チタンシリサイド膜37はTi膜とポリシリコン
膜33が反応してできる。30はシリコンウェハであ
る。 (2)特開平4ー32563(従来例2) チャンバー41内で剥離傾向の大きい膜(TiN)と剥
離傾向の小さい膜(Ti)43の両方の成膜を同一チャ
ンバー内でスパッタリングガスを変化させて行う。その
ことによりチャンバー内におけるパーティクルを低減す
る。41はチャンバ、42は基板ホルダ、43はTi、
44はターゲット、45はシャッター板、48は高周波
電源、49はガス導入系、50はアルゴンガスボンベ、
52は窒素ガスボンベ、54は基板である。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】第1の問題点は、周辺
部をクランプ支持することで有効領域が狭くなることで
あり、その理由は周辺部をクランプ支持するために生じ
ている。
部をクランプ支持することで有効領域が狭くなることで
あり、その理由は周辺部をクランプ支持するために生じ
ている。
【0005】第2の問題点は、TiN成膜とTi成膜時
に同一ハードではTi膜を完全にTiN膜で覆える保証
がないし、マージンもない。その理由はウェハ側面部や
裏面部で膜の回り込み具合を調整できないためである。
に同一ハードではTi膜を完全にTiN膜で覆える保証
がないし、マージンもない。その理由はウェハ側面部や
裏面部で膜の回り込み具合を調整できないためである。
【0006】TiN/Tiを成膜した後、Wを成膜する
場合、Tiが完全にTiNに覆われていないとWが反応
して剥れを生じる。そのため、従来技術ではTi成膜時
とTiN成膜時のチャンバーを固定化しかつTi成膜時
に裏面に回り込まないようにクランプしている。そのこ
とにより(1)成膜有効領域の減少および(2)成膜チ
ャンバーの固定化によりメンテ性のダウンが起こる。
場合、Tiが完全にTiNに覆われていないとWが反応
して剥れを生じる。そのため、従来技術ではTi成膜時
とTiN成膜時のチャンバーを固定化しかつTi成膜時
に裏面に回り込まないようにクランプしている。そのこ
とにより(1)成膜有効領域の減少および(2)成膜チ
ャンバーの固定化によりメンテ性のダウンが起こる。
【0007】そこで本発明はTiN/Tiを成膜した
後、Wを成膜する場合のW剥れを防止し、かつTi成膜
のウェハ全面成膜化およびTiN/Ti成膜時のチャン
バーの交互使用化を実現し、成膜有効領域の拡大および
生産性の向上が可能な真空成膜方法および装置を提供す
ることを目的とする。
後、Wを成膜する場合のW剥れを防止し、かつTi成膜
のウェハ全面成膜化およびTiN/Ti成膜時のチャン
バーの交互使用化を実現し、成膜有効領域の拡大および
生産性の向上が可能な真空成膜方法および装置を提供す
ることを目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明は真空チャンバ内でウェハを支持するホルダ
ーと、該ホルダーの外周面に接するカバーシールドと、
該カバーシールドと前記ウェハとの距離を変化させて前
記ウェハ上へ成長する膜が該ウェハの下面へ回り込む面
積を変化させる手段とを備えた真空成膜装置を用いた真
空成膜方法において、前記カバーシールドと前記ウェハ
との距離を第1の距離として、前記ウェハの上面の全面
積と該ウェハの下面が第1の面積で覆われるようにTi
膜を形成する第1の工程と、前記カバーシールドと前記
ウェハとの距離を前記第1の距離より大きい第2の距離
とし、前記ウェハの上面の全面積と該ウェハの下面が前
記第1の面積よりも広い第2の面積で覆われるようにT
iN膜を形成し、該TiN膜で前記Ti膜を全て覆う第
2の工程とを備えたことを特徴とする。
め、本発明は真空チャンバ内でウェハを支持するホルダ
ーと、該ホルダーの外周面に接するカバーシールドと、
該カバーシールドと前記ウェハとの距離を変化させて前
記ウェハ上へ成長する膜が該ウェハの下面へ回り込む面
積を変化させる手段とを備えた真空成膜装置を用いた真
空成膜方法において、前記カバーシールドと前記ウェハ
との距離を第1の距離として、前記ウェハの上面の全面
積と該ウェハの下面が第1の面積で覆われるようにTi
膜を形成する第1の工程と、前記カバーシールドと前記
ウェハとの距離を前記第1の距離より大きい第2の距離
とし、前記ウェハの上面の全面積と該ウェハの下面が前
記第1の面積よりも広い第2の面積で覆われるようにT
iN膜を形成し、該TiN膜で前記Ti膜を全て覆う第
2の工程とを備えたことを特徴とする。
【0009】
【0010】また、本発明は真空チャンバー内でウェハ
を支持し、該ウェハの外径よりも小さいホルダーと、該
ホルダーの外周面に接するカバーシールドと、該カバー
シールドと前記ウェハとの距離を変化させて前記ウェハ
上へ成長する膜が該ウェハの裏面へ回り込む面積を第1
の面積から第2の面積に変化させる手段とを備えたこと
を特徴とする。
を支持し、該ウェハの外径よりも小さいホルダーと、該
ホルダーの外周面に接するカバーシールドと、該カバー
シールドと前記ウェハとの距離を変化させて前記ウェハ
上へ成長する膜が該ウェハの裏面へ回り込む面積を第1
の面積から第2の面積に変化させる手段とを備えたこと
を特徴とする。
【0011】また、本発明は前記ウェハ上へ成長する膜
が該ウェハの裏面へ回り込む面積を第1の面積とする場
合は前記カバーシールドと前記ウェハとの距離を1mm
以上2mm以下とし、該ウェハの裏面へ回り込む面積を
第2の面積とする場合は前記カバーシールドと前記ウェ
ハとの距離を20mm以上50mm以下とすることを特
徴とする。
が該ウェハの裏面へ回り込む面積を第1の面積とする場
合は前記カバーシールドと前記ウェハとの距離を1mm
以上2mm以下とし、該ウェハの裏面へ回り込む面積を
第2の面積とする場合は前記カバーシールドと前記ウェ
ハとの距離を20mm以上50mm以下とすることを特
徴とする。
【0012】また、本発明は前記ホルダーは前記ウェハ
の外径よりも5mm小さいことを特徴とする。
の外径よりも5mm小さいことを特徴とする。
【0013】また、本発明は前記カバーシールドの幅を
3mm以上5mm以下とすることを特徴とする。
3mm以上5mm以下とすることを特徴とする。
【0014】また、本発明は前記ウェハの裏面へ回り込
む面積を第1の面積から第2の面積に変化させる手段
が、前記カバーシールドに接続されたベローと、該ベロ
ーの中に送入するガスを調節することで前記カバーシー
ルドを所定の位置に上下動させるカバーシールドコント
ローラとを有することを特徴とする。
む面積を第1の面積から第2の面積に変化させる手段
が、前記カバーシールドに接続されたベローと、該ベロ
ーの中に送入するガスを調節することで前記カバーシー
ルドを所定の位置に上下動させるカバーシールドコント
ローラとを有することを特徴とする。
【0015】図1は本発明のカバーシールドの上下駆動
可能な機構を有する真空成膜装置の概略構成を説明する
図、図2は本発明の真空成膜装置の成膜時の構成を示す
図で、(a)はTiN成膜時、(b)はTi成膜時を示
す。
可能な機構を有する真空成膜装置の概略構成を説明する
図、図2は本発明の真空成膜装置の成膜時の構成を示す
図で、(a)はTiN成膜時、(b)はTi成膜時を示
す。
【0016】本発明によると、成膜チャンバー内にカバ
ーシールド2(図1)を上下駆動可能な機構すなわちカ
バーシールドコントローラ1(図1)を有し、TiN成
膜時(図2(a))、Ti成膜時(図2(b))にカバ
ーシールド2の位置をそれぞれ上下方向に変えることに
より、成膜時にウェハ裏面への膜の回り込みを制御する
ことにより、全面Ti成膜ができ、かつTiを完全にT
iNで覆うことができるようにした。
ーシールド2(図1)を上下駆動可能な機構すなわちカ
バーシールドコントローラ1(図1)を有し、TiN成
膜時(図2(a))、Ti成膜時(図2(b))にカバ
ーシールド2の位置をそれぞれ上下方向に変えることに
より、成膜時にウェハ裏面への膜の回り込みを制御する
ことにより、全面Ti成膜ができ、かつTiを完全にT
iNで覆うことができるようにした。
【0017】
【作用】本発明によれば、TiN成膜時には図2(a)
に示すようにカバーシールド2(図1)の停止位置を下
限にし、ウェハとカバーシールドの距離を最大にするこ
とでウェハ裏面への膜の回り込みを大きくする。
に示すようにカバーシールド2(図1)の停止位置を下
限にし、ウェハとカバーシールドの距離を最大にするこ
とでウェハ裏面への膜の回り込みを大きくする。
【0018】また、本発明によれば、Ti成膜時には図
2(b)に示すようにカバーシールド2(図1)の停止
位置を上限にし、ウェハとカバーシールドの距離を最小
にすることでウェハ裏面への膜の回り込みを小さくす
る。
2(b)に示すようにカバーシールド2(図1)の停止
位置を上限にし、ウェハとカバーシールドの距離を最小
にすることでウェハ裏面への膜の回り込みを小さくす
る。
【0019】このことによりTiを完全にTiNで覆う
ことが可能となる。
ことが可能となる。
【0020】
【発明の実施の形態】本発明の特徴は図1に示すとお
り、真空成膜チャンバ内に上下駆動可能なカバーシール
ド2と、それをコントロールするカバーシールドコント
ローラ1を有し、図2に示すようにTiN、Ti成膜時
にそれぞれカバーシールド2の位置を変えることによ
り、ウェハ裏面への膜の回り込みをコントロールする。
カバーシールド2の位置を上限停止位置H(図2
(b))にするとウェハ裏面への膜の回り込みが少な
く、カバーシールド2の位置を下限停止位置L(図2
(a))にするとウェハ裏面への膜の回り込みが大とな
る。このことによりTiを全面成膜することができ、か
つTiを完全にTiNで覆うことができるため、Wを全
面成膜しても剥れが起こらない。
り、真空成膜チャンバ内に上下駆動可能なカバーシール
ド2と、それをコントロールするカバーシールドコント
ローラ1を有し、図2に示すようにTiN、Ti成膜時
にそれぞれカバーシールド2の位置を変えることによ
り、ウェハ裏面への膜の回り込みをコントロールする。
カバーシールド2の位置を上限停止位置H(図2
(b))にするとウェハ裏面への膜の回り込みが少な
く、カバーシールド2の位置を下限停止位置L(図2
(a))にするとウェハ裏面への膜の回り込みが大とな
る。このことによりTiを全面成膜することができ、か
つTiを完全にTiNで覆うことができるため、Wを全
面成膜しても剥れが起こらない。
【0021】発明の実施動作は次のようである。 (1)図2(b)に示すようにカバーシールド2の停止
位置を上限HにしてTiを成膜する(ウエハー表面全面
成膜)。 (2)次に、図2(a)に示すようにカバーシールド2
の停止位置を下限LにしてTiNを成膜する(ウェハ表
面全面成膜)。 (3)次にWを成膜する(ウェハ表面全面成膜)。
位置を上限HにしてTiを成膜する(ウエハー表面全面
成膜)。 (2)次に、図2(a)に示すようにカバーシールド2
の停止位置を下限LにしてTiNを成膜する(ウェハ表
面全面成膜)。 (3)次にWを成膜する(ウェハ表面全面成膜)。
【0022】
【実施例】次に、本発明の実施例について説明する。
【0023】図1に示すように、厚さ5mm程度のカバ
ーシールド2をカバーシールドコントローラ1により上
下に移動させる。カバーシールドコントローラ1はベロ
ー6を有し、この中に送入するガスを調節することによ
りカバーシールド2を上下に移動させ、また停止させる
ことができる。
ーシールド2をカバーシールドコントローラ1により上
下に移動させる。カバーシールドコントローラ1はベロ
ー6を有し、この中に送入するガスを調節することによ
りカバーシールド2を上下に移動させ、また停止させる
ことができる。
【0024】図2(b)に示すように、Ti成膜時には
カバーシールド2の停止位置を上限Hで停止させる。ウ
ェハ4とカバーシールド2間の距離を1〜2mm程度に
する。
カバーシールド2の停止位置を上限Hで停止させる。ウ
ェハ4とカバーシールド2間の距離を1〜2mm程度に
する。
【0025】また、図2(a)に示すようにTiN成膜
時にはカバーシールド2の停止位置を下限Lで停止させ
る。ウェハ4とカバーシールド2間の距離を20〜50
mm程度にする。
時にはカバーシールド2の停止位置を下限Lで停止させ
る。ウェハ4とカバーシールド2間の距離を20〜50
mm程度にする。
【0026】この際、ウェハ4がホルダー3より出っ張
る距離は5mm程度、カバーシールド2の幅は3〜5m
m程度、ウェハ4とリングチャック5の距離は3〜5m
m程度にする。
る距離は5mm程度、カバーシールド2の幅は3〜5m
m程度、ウェハ4とリングチャック5の距離は3〜5m
m程度にする。
【0027】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、ウ
ェハにTiを成膜した後、TiNを成膜する真空成膜方
法において、ウェハ周辺部のTiNの成膜面積がTiの
成膜面積より広くなるようにしたので、次のようなきわ
めて優れた効果が得られる。 (1)ウェハ全面でTi成膜を完全にTiNで覆うこと
ができ、これにより全面Ti成膜と全面W成膜がW剥れ
を起さずに可能となる。 (2)Ti成膜、TiN成膜を実施する際に一つのチャ
ンバでW剥れを起さずにTi、TiNどちらでもウェハ
全面成膜ができ、これによりTi成膜、TiN成膜のチ
ャンバを固定化せずに共用もしくは交互使用が可能にな
る。
ェハにTiを成膜した後、TiNを成膜する真空成膜方
法において、ウェハ周辺部のTiNの成膜面積がTiの
成膜面積より広くなるようにしたので、次のようなきわ
めて優れた効果が得られる。 (1)ウェハ全面でTi成膜を完全にTiNで覆うこと
ができ、これにより全面Ti成膜と全面W成膜がW剥れ
を起さずに可能となる。 (2)Ti成膜、TiN成膜を実施する際に一つのチャ
ンバでW剥れを起さずにTi、TiNどちらでもウェハ
全面成膜ができ、これによりTi成膜、TiN成膜のチ
ャンバを固定化せずに共用もしくは交互使用が可能にな
る。
【図1】本発明のカバーシールドの上下駆動可能な機構
を有する真空成膜装置の概略構成を説明する図である。
を有する真空成膜装置の概略構成を説明する図である。
【図2】本発明の真空成膜装置の成膜時の構成を示す図
で、(a)はTiN成膜時、(b)はTi成膜時を示
す。
で、(a)はTiN成膜時、(b)はTi成膜時を示
す。
【図3】従来の真空成膜機構の概略構成を説明する図
で、(a)は従来例1、(b)は従来例2を示す。
で、(a)は従来例1、(b)は従来例2を示す。
1 カバーシールドコントローラ 2 カバーシールド 3 ホルダー 4 ウェハ 5 リングチャック 6 ベロー
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) H01L 21/205 H01L 21/28 - 21/288 H01L 21/31 H01L 21/365 H01L 21/44 - 21/445 H01L 21/469
Claims (6)
- 【請求項1】 真空チャンバ内でウェハを支持するホル
ダーと、該ホルダーの外周面に接するカバーシールド
と、該カバーシールドと前記ウェハとの距離を変化させ
て前記ウェハ上へ成長する膜が該ウェハの下面へ回り込
む面積を変化させる手段とを備えた真空成膜装置を用い
た真空成膜方法において、前記カバーシールドと前記ウ
ェハとの距離を第1の距離として、前記ウェハの上面の
全面積と該ウェハの下面が第1の面積で覆われるように
Ti膜を形成する第1の工程と、前記カバーシールドと
前記ウェハとの距離を前記第1の距離より大きい第2の
距離とし、前記ウェハの上面の全面積と該ウェハの下面
が前記第1の面積よりも広い第2の面積で覆われるよう
にTiN膜を形成し、該TiN膜で前記Ti膜を全て覆
う第2の工程とを備えたことを特徴とする真空成膜方
法。 - 【請求項2】 真空チャンバー内でウェハを支持し、該
ウェハの外径よりも小さいホルダーと、該ホルダーの外
周面に接するカバーシールドと、該カバーシールドと前
記ウェハとの距離を変化させて前記ウェハ上へ成長する
膜が該ウェハの裏面へ回り込む面積を第1の面積から第
2の面積に変化させる手段とを備えたことを特徴とする
真空成膜装置。 - 【請求項3】 前記ウェハ上へ成長する膜が該ウェハの
裏面へ回り込む面積を第1の面積とする場合は前記カバ
ーシールドと前記ウェハとの距離を1mm以上2mm以
下とし、該ウェハの裏面へ回り込む面積を第2の面積と
する場合は前記カバーシールドと前記ウェハとの距離を
20mm以上50mm以下とすることを特徴とする請求
項2に記載の真空成膜装置。 - 【請求項4】 前記ホルダーは前記ウェハの外径よりも
5mm小さいことを特徴とする請求項2に記載の真空成
膜装置。 - 【請求項5】 前記カバーシールドの幅を3mm以上5
mm以下とすることを特徴とする請求項2に記載の真空
成膜装置。 - 【請求項6】 前記ウェハの裏面へ回り込む面積を第1
の面積から第2の面積に変化させる手段が、前記カバー
シールドに接続されたベローと、該ベローの中に送入す
るガスを調節することで前記カバーシールドを所定の位
置に上下動させるカバーシールドコントローラとを有す
ることを特徴とする請求項2に記載の真空成膜装置。
Priority Applications (2)
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Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP8234055A JP2976899B2 (ja) | 1996-09-04 | 1996-09-04 | 真空成膜方法および装置 |
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ID=16964879
Family Applications (1)
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-
1997
- 1997-09-03 US US08/922,647 patent/US6025266A/en not_active Expired - Fee Related
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