KR100453367B1 - Etching method of insulating film in liquid crystal display device - Google Patents
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Abstract
본 발명은 스텝 커버리지 불량을 방지할 수 있는 액정표시소자에서의 절연 막 식각방법을 개시한다. 개시된 본 발명에 따른 액정표시소자에서의 절연막 식각방법은, 습식 식각 공정을 이용한 절연막의 식각시에 식각면이 정 테이퍼 형태의 식각 프로파일을 갖도록 하기 위한 액정표시소자에서의 절연막 식각방법으로서, 상기 절연막 상에 특정 케미컬 또는 가스에 대해서 상기 절연막 보다 2∼3배 빠른 식 각 속도를 갖는 희생층을 더 형성해준 상태로 상기 희생층을 포함한 절연막을 식각하는 것을 특징으로 한다.The present invention discloses an insulating film etching method in a liquid crystal display device capable of preventing step coverage defects. An insulating film etching method in a liquid crystal display device according to the present invention is an insulating film etching method in a liquid crystal display device to have an etch surface having a positive tapered etch profile during the etching of the insulating film using a wet etching process. The insulating film including the sacrificial layer is etched in a state in which a sacrificial layer having an etching rate of 2 to 3 times faster than that of the insulating film is formed on a specific chemical or gas.
Description
본 발명은 액정표시소자에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 스텝 커버리지 불량을 방지할 수 있는 액정표시소자에서의 절연막 식각방법에 관한 것이다.The present invention relates to a liquid crystal display device, and more particularly, to an insulating film etching method in a liquid crystal display device that can prevent a step coverage failure.
액정표시소자(Liquid Crystal Display)는 개별 스위칭 소자인 박막 트랜지스터(Thin Film Transistor)가 형성된 하부 유리기판과, 레드(Red), 그린(Green) 및 블루(Blue)의 3가지 컬러필터가 반복,배열된 상부 유리기판이 합착되고, 상기 유리기판들 사이의 공간에는 액정이 봉입되어 있는 구조로 되어 있다.The liquid crystal display has a lower glass substrate on which a thin film transistor, which is an individual switching element, and three color filters of red, green, and blue are repeated and arranged. The upper glass substrate is bonded to each other, and the liquid crystal is sealed in the space between the glass substrates.
도 1은 종래 기술에 따른 액정표시소자의 하부기판을 도시한 단면도로서, 이를 참조하여 그 제조방법을 설명하면 다음과 같다.1 is a cross-sectional view illustrating a lower substrate of a liquid crystal display device according to the prior art.
우선, 유리기판(1) 전면 상에 소정의 금속막을 증착한 후, 통상의 방법으로 이를 패터닝하여 게이트 전극(2) 및 패드 전극(11)을 형성하고, 이어서, 이들을 포함한 기판(1) 전면 상에 실리콘 산화막으로된 게이트 절연막(3)을 형성한다.First, a predetermined metal film is deposited on the entire surface of the
그런다음, 게이트 전극(2)을 덮고 있는 게이트 절연막(3) 부분 상에 비정질 실리콘막으로 채널층(4)을 형성하고, 채널층(4)의 중심부 상에는 후속 공정시에 채널층(4)이 손상되는 것을 방지하기 위하여 실리콘 질화막으로된 에치 스톱퍼(Etch Stopper : 5)를 형성한다.Then, the
그리고나서, 상기 에치 스톱퍼(5)의 양측 가장자리로부터 그들 각각에 인접된 채널층(4) 상에 도핑된 실리콘막으로된 오믹 콘택층(6)을 형성한 후, 화소 영역에 ITO(Indium Tin Oxide)와 같은 투명금속으로된 화소전극(8)을 형성한다.Then, an
이후, 패드 전극(11) 부분의 게이트 절연막(3)을 식각한 후, 오믹 콘택층(6) 및 이에 인접된 게이트 절연막(3)과 패드 전극(11) 및 이에 인접된 화소전극(8)상에 소오스/드레인 전극(7)을 형성하고, 이어서, 전체 상부에 실리콘 질화막으로된 보호막(9)을 형성한다.Subsequently, the
그러나, 상기와 같은 하부기판 제조방법은 7단계의 식각 공정, 즉, 게이트 전극, 에치 스톱퍼, 채널층, 화소전극 및 소오스/드레인 전극을 형성하기 위한 식각 공정과, 패드 전극을 덮고 있는 게이트 절연막과 보호막을 제거하기 위한 식각 공정을 각각 실시해야 하기 때문에 그 제조 공정이 매우 복잡한 문제점이 있다.However, the method of manufacturing the lower substrate as described above includes a seven-step etching process, that is, an etching process for forming a gate electrode, an etch stopper, a channel layer, a pixel electrode, and a source / drain electrode, a gate insulating film covering the pad electrode; Since the etching process for removing the protective film must be performed separately, the manufacturing process is very complicated.
따라서, 최근에는 화소전극을 탑-레이어(Top-Layer)로 형성하여 하부기판의 제조 공정을 단순화시키는 방법이 진행되고 있으며, 이 경우에 채널층과 소오스/드레인 전극의 형성공정은 한번의 식각 공정을 통해 동시에 수행할 수 있으며, 아울러, 패드 전극을 덮고 있는 게이트 절연막과 보호막을 한번의 식각 공정으로 동시에 제거할 수 있기 때문에 하부기판의 제조 공정을 단순화시킬 수 있다.Therefore, recently, a method of simplifying a manufacturing process of a lower substrate by forming a pixel electrode as a top layer has been performed. In this case, a process of forming a channel layer and a source / drain electrode is performed in one etching process. In this case, the gate insulating layer and the protective layer covering the pad electrode may be simultaneously removed by one etching process, thereby simplifying the manufacturing process of the lower substrate.
도 2는 상기한 바와 같은 화소전극이 탑 레이어로 형성된 하부기판을 도시한 단면도이다. 여기서, 도 1 과 동일한 부분은 동일한 도면부호로 표시한다.2 is a cross-sectional view illustrating a lower substrate in which the pixel electrode as described above is formed as a top layer. Here, the same parts as in Fig. 1 are denoted by the same reference numerals.
도시된 바와 같이, 하부기판(1) 상에는 앞서와 마찬가지로 통상의 제조 공정을 통해 일측에 박막 트랜지스터(30)가 형성되고, 타측에는 패드 전극(11)이 형성되며, 박막 트랜지스터(20) 및 패드 전극(11)을 포함한 기판(1) 전면 상에는 보호막(9)이 형성된다. 그리고, 화소 영역 및 패드 전극(11) 상의 보호막(9) 상에는 박막 트랜지스터의 소오스/드레인 전극(7) 및 패드 전극(11)과 각각 콘택되는 화소전극(8)이 형성된다.As shown, the
그러나, 상기와 같은 하부기판의 제조시, 습식 식각 공정을 이용하여 각각의 절연막을 패터닝하는 경우에는, 도 3에 도시된 바와 같이, 에치 스톱퍼용 실리콘 질화막을 식각시에 등방성 식각이 발생되어 후속 공정인 소오스/드레인 전극의 형성시에 에치 스톱퍼 상에 금속막이 균일한 두께로 증착되지 못하는 문제점이 있었다. 여기서, 도면부호 1은 기판을, 4는 채널층을, 5는 에치 스톱퍼를, 그리고, 50은 감광막 패턴을 각각 나타낸다.However, in the case of manufacturing the lower substrate as described above, in the case of patterning each insulating film using a wet etching process, as shown in FIG. 3, isotropic etching occurs during etching of the silicon nitride film for etch stopper and subsequent processes When the in source / drain electrodes were formed, there was a problem in that a metal film was not deposited on the etch stopper with a uniform thickness. Here,
또한, 상기와 같이 에치 스톱퍼용 실리콘 질화막이 등방성 식각되는 것을 방지하기 위하여 종래에는 식각 마스크 물질로 상기 실리콘 질화막과의 접착력이 낮은 감광막을 사용하고 있으나, 이 경우에는 식각 공정시에 감광막이 떨어져 나가는 등의 결함이 발생되기 때문에 오히려 식각 공정이 제대로 이루어지지 않는 문제점이 있었다.In addition, in order to prevent the isotropic etching of the etch stopper silicon nitride film as described above, a photoresist film having a low adhesive strength with the silicon nitride film is conventionally used as an etching mask material, but in this case, the photoresist film falls off during the etching process. Due to the defects of the etching process was rather poorly made.
게다가, 화소전극을 탑-레이어로 형성하는 경우에는 패드 전극의 오픈시에 게이트 절연막용 실리콘 산화막과 보호막용 실리콘 질화막간의 계면에서 식각 속도가 급속히 증가되어, 도 4에 도시된 바와 같이, 게이트 절연막(3)의 경우에는 그의 식각 프로파일(Profile)이 정 테이퍼(Taper) 형태가 되지만, 보호막(9)의 경우에는 역 테이퍼 형태가 됨으로써, 후속 공정인 화소전극 형성시에, 도 5에 도시된 바와 같이, 화소전극(8)의 스텝 커버리지(Step Coverage) 불량이 발생되는 문제점이 있었다. 여기서, 도면부호 1은 기판을, 11은 패드 전극을, 그리고, 50은 감광막 패턴을 각각 나타낸다.In addition, when the pixel electrode is formed as a top layer, the etching rate is rapidly increased at the interface between the gate oxide silicon oxide film and the protective silicon nitride film when the pad electrode is opened. As shown in FIG. In the case of 3), the etch profile is in the form of a positive taper, whereas in the case of the
따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 식각 하고자 하는 절연막 상에 희생층을 형성하여 절연막의 식각 프로파일이 정 테이퍼 형태가 되도록 함으로써, 후속 공정시에 스텝 커버리지 불량이 발생되는 것을 방지할 수 있는 액정표시소자에서의 절연막 식각방법을 제공함에 그 목적이 있다.Accordingly, the present invention has been made to solve the above problems, by forming a sacrificial layer on the insulating film to be etched so that the etching profile of the insulating film is a positive tapered form, the step coverage failure occurs during the subsequent process It is an object of the present invention to provide a method for etching an insulating film in a liquid crystal display device which can be prevented.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은, 습각 식각 공정을 이용한 절연막의 식각시에 식각면이 정 테이퍼 형태의 식각 프로파일을 갖도록 하기 위한 액정표시소자에서의 절연막 식각방법으로서, 상기 절연막 상에 특정 케미컬 또는 가스에 대하여 상기 절연막 보다 2∼3배 빠른 식각 속도를 갖는 희생층을 더 형성해준 상태로 상기 희생층을 포함한 절연막을 식각하는 것을 특징으로 하는 액정표시소자에서의 절연막 식각방법을 제공한다.In order to achieve the above object, the present invention is an insulating film etching method in the liquid crystal display device for the etching surface to have a positive tapered etching profile during the etching of the insulating film using the wet etching process, wherein The present invention provides a method for etching an insulating film in a liquid crystal display device, wherein the insulating film including the sacrificial layer is etched while a sacrificial layer having an etching rate of 2 to 3 times faster than the insulating film is formed with respect to a specific chemical or gas. .
또한, 본 발명은, 채널층의 중심부 상에 정 테이퍼 형태의 식각 프로파일을 갖는 에치 스톱퍼를 형성하기 위한 액정표시소자에서의 절연막 식각방법으로서, 상기 채널충이 형성된 유리기판 전면 상에 애치 스톱퍼용 실리콘 질화막을 증착하는단계; 상기 에치 스톱퍼용 실리콘 질화막 상에 특정 캐미컬 또는 가스에 대해서 상기 에치 스톱퍼용 실리콘 질화막 보다 2∼3배 빠른 식각 속도를 갖는 희생층을 형성하는 단계; 상기 희생층 상에 그의 소정 부분을 노출시키는 감광막 패턴을 형성하는 단계; 및 상기 감광막 패턴을 식각 마스크로 하여 BOE 용액을 이용한 습식 식각 공정을 실시하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 액정표시소자에서의 절연 막 식각방법을 제공한다.In addition, the present invention is an insulating film etching method in a liquid crystal display device for forming an etch stopper having a positive tapered etching profile on the center of the channel layer, the silicon nitride film for the arch stopper on the entire surface of the glass substrate having the channel filling Depositing; Forming a sacrificial layer on the etch stopper silicon nitride film having an etching rate of 2 to 3 times faster than the etch stopper silicon nitride film with respect to a specific chemical or gas; Forming a photoresist pattern on the sacrificial layer to expose a predetermined portion thereof; And performing a wet etching process using a BOE solution using the photoresist pattern as an etching mask.
게다가, 본 발명은, 패드 전극을 오픈시키기 위한 식각 공정시에 상기 패드전극을 덮고 있는 게이트 절연막과 보호막의 식각 프로파일이 정 테이퍼 형태를 갖도록 하기 위한 액정표시소자에서의 절연막 식각방법으로서, 상기 보호막 상에 상기 게이트 절연막과 보호막 계면에서의 식각 속도 보다 2∼3배 빠른 식각 속도를 갖는 희생층을 형성하는 단계; 상기 회생층 상에 상기 패드 전극 상부를 노출시키는 감광막 패턴을 형성하는 단계: 상기 감광막 패턴을 식각 마스크로 하여 BOE 용액을 이용한 습식 식각 공정을 실시하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 액정표시소자에서의 절연막 식각방법을 제공한다.In addition, the present invention is an insulating film etching method in a liquid crystal display device for the etching profile of the gate insulating film and the protective film covering the pad electrode to have a positive tapered shape in the etching process for opening the pad electrode, the protective film image Forming a sacrificial layer having an etching rate of 2 to 3 times faster than an etching rate at an interface between the gate insulating layer and the passivation layer; Forming a photoresist pattern exposing an upper portion of the pad electrode on the regenerative layer, comprising: performing a wet etching process using a BOE solution using the photoresist pattern as an etching mask; Provided is an insulating film etching method.
(실시예)(Example)
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명하도록 한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 6a 및 도 6b는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 액정표시소자에서의 절연막 식각방법을 설명하기 위한 도면으로서, 이를 설명하면 다음과 같다.6A and 6B are views for explaining an insulating film etching method in the liquid crystal display device according to the first embodiment of the present invention.
도 6a를 참조하면, 유리기판(1) 상에 채널층(4)을 형성한 상태에서, 상기 채널층(4) 상에 에치 스톱퍼용 실리콘 질화막(12)을 증착하고, 그런다음, 상기 실리콘 질화막(12)상에 그 보다 상대적으로 식각 속도가 더 빠른 희생층(14)을 형성한다.Referring to FIG. 6A, in the state in which the
여기서, 상기 희생층(14)은 동일한 식각 분위기, 즉 BOE 용액과 같은 케미컬이나 특정 가스에 대해서 애치 스톱퍼용 실리콘 질화막(12)에 비해 2∼3배 정도 빠른 식각 속도를 갖도록 함이 바람직하다. 예컨데, 상기 희생층(14)응 물질로는 에치 스톱퍼용 물질과 마찬가지로 실리콘 질화막(SiNx)을 증착함이 바람직하며, 이러한 희생층(14)용 실리콘 질화막은 증착 조건의 조절을 통해, 즉, 플라즈마 종착공정을 이용하여 증착하는 경우에 있어서 전극에 인가되는 파워 및 상/하부전극간의 간격을 조절하여 상기 에치 스톱퍼용 실리콘 질화막(12)에 비해 2∼3배 정도 상대적으로 빠른 식각 속도를 갖도록 증착한다.Here, the
한편, 상기 희생층(14)의 증착 두께는 바람직하게 400 내지 6OOÅ 정도로 한다. 이것은 주지된 바와 같이 박막트랜지스터 액정표시소자의 하부기판 제조시대부분의 막들이 2000∼4OOOÅ 두께로 형성되는 것과 관련해서 400 내지 6OOÅ 정도의 두께로 증착해야만 그 자체로 스탭 커버리지의 문제를 일으키지 않기 때문이다.On the other hand, the deposition thickness of the
다음으로, 상기 희생층(14) 상에 그의 소정 부분을 노출시키는 감광막패턴(50)을 형성한다.Next, a
도 6b를 참조하면, BOE용액을 이용한 습식 식각 공정으로 희생층(14)을 포함한 에치 스톱퍼용 실리콘 질화막(12)을 식각하고, 이를 통해, 에치 스톱퍼(20)를 형성한다. 그런다음, 식각 마스크로 사용된 감광막 패턴을 제거하고, 공지된 일련의 후속 공정을 진행한다.Referring to FIG. 6B, the etch stopper
여기서, 희생층(14)은 BOE 용액에 대해 에치 스톱퍼용 실리콘 질화막(12)보다 대략 2∼3배 정도 빠른 식각 속도를 갖는 것과 관련해서, 상기 BOE 용액을 이용한 습식 식각시, 상기 희생층(14)은 그 하부의 에치 스톱퍼용 실리콘 질화막(12)보다 더 빨리 식각되며, 이에 따라, 도시된 바와 같이 에치 스톱퍼용 실리콘 질화 막(12)의 식각 프로파일은 정 테이퍼 형태가 된다.Here, the
따라서, 감광막 패턴을 제거한 후, 정 테이프 형태의 식각 프로파일을 갖는 에치 스톱퍼(20) 상에 소오스/드레인용 긍속막을 증착할 경우에는 금속막의 스텝커버리지 불량을 방지할 수 있게 된다.Therefore, when the photoresist pattern is removed and a source / drain film is deposited on the
도 7a 및 도 7b는 본 발명의 제2실시예에 따른 액정표시소자의 절연막 식각방법을 설명하기 위한 도면들로서, 이를 설명하면 다음과 같다.7A and 7B are diagrams for describing an insulating film etching method of a liquid crystal display according to a second exemplary embodiment of the present invention.
도 7a를 참조하면, 유리기판(1) 상에 형성되고 게이트 절연작용 실리콘 산 화막(22) 및 보호막용 실리콘 질화막(24)의 이종 적층막으로 덮혀진 패드 전극(11)을 오픈시키기 위하여 상기 보호막용 실리콘 질화막(24) 상에 희생층(26)을 형성한다.Referring to FIG. 7A, the passivation layer is formed to open the
여기서, 상기 희생층(26)은 게이트 절연막용 실리콘 산화막(22)과 보호막용 실리콘 질화막(24)간 계면에서의 식각 속도 보다 상대적으로 더 빠른 식각 속도, 예컨데, 2∼3배 정도 빠른 식각 속도를 갖도록 형성한다. 이것은 질화막과 산화막의 계면은 이종 물질의 계면이고, 이때, 이종 물질의 계면은 결합력이 낮아 질화막자체 또는 산화막 자체의 식각 속도 보다 매우 빠르므로, 정 테이퍼를 만들기 위해서는 반드시 상기 희생층(26)의 식각 속도가 질화막과 산화막간 계면에서의 식각속도 보다 빨라야만 하기 때문이다.Here, the
상기 희생층(26) 물질로서는 실리콘 질화막이 바람직하며, 이러한 희생층용 실리콘 질화막은 그 증착시의 조건, 예컨데, 압력과 RF 파워 등의 조절을 통해 막질 자체의 결합력을 질화막과 산화막간 계면 결합력 보다 낮게 만듦으로써 상기 질 화막과 산화막간 계면에서의 식각 속도 보다 2∼3배 정도 빠른 식각 속도를 갖도록 형성할 수 있다.As the material of the
또한, 상기 희생층(26)의 두깨는 그 자체로 스텝 커버리지 불량을 유발시키지 않는 두께 범위인 400내지 6OOÅ 정도의 두께로 형성한다.In addition, the thickness of the
다음으로, 상기 희생층(26) 상에 패드 전극(11)의 상부를 노출시키는 감광막 패턴(50)을 형성한다.Next, a
도 7b를 참조하면, 감광막 패턴을 석각 마스크로 하여, 예컨데, BOE용액을 이용한 습식 식각 공정을 실시한 후, 상기 감광막 패턴을 제거한다.Referring to FIG. 7B, after the wet etching process using the BOE solution is performed using the photoresist pattern as a stone mask, the photoresist pattern is removed.
여기서, 희생층(26)의 식각 속도는 상기 보호막응 실리콘 질화막(24)과 게이트 절연막용 실리콘 산화막(22)간의 계면메서의 식각 속도 보다 상대적으로 더 빠르기 때문에, 보호막용 실리콘 질화막(24)은 게이트 절연막용 실리콘 산화막(22)보다 상대적으로 더 많이 식각되며, 이에 따라, 보호막용 실리콘 질화막(24) 및 게이트 절연착용 실리콘 산화막(22)의 식각 프로파일은 모두 정 테이퍼 형태가 된다.Here, since the etching rate of the
따라서, 감광막 패턴을 제거한 상태에서, 상기 정 테이퍼 형태의 식각 프로파일을 갖는 게이트 절연막용 실리콘 산화막(22)과 보호막용 실리콘 질화막(24) 및 희생층(26) 상에 화소전극을 형성하기 위한 ITO와 같은 투명 금속막(28)을 증착하는 경우, 도시된 바와 같이, 스텝 커버리지 불량을 방지할 수 있게 된다.Therefore, ITO for forming a pixel electrode on the gate oxide
이상에서와 같이, 본 발명에 따른 액정표시소자에서의 절연막 식각방법은 식각하고자 하는 증착막 상에 식각 속도가 매우 빠른 희생층을 더 형성해 줌으로써 식각 프로파일을 정 테이퍼 형태로 만들 수 있으며, 이에 따라, 스텝 커버리지의 불량을 방지할 수 있다.As described above, in the insulating film etching method of the liquid crystal display according to the present invention, by forming an additional sacrificial layer having a very high etching rate on the deposited film to be etched, the etching profile may be formed in a positive tapered shape. Poor coverage can be prevented.
한편, 여기에서는 본 발명의 특정 실시예에 대하여 설명하고 도시하였지만, 당업자에 의하여 이에 대한 수정과 변형을 할 수 있다. 따라서, 이하, 특허청구의 범위는 본 발명의 진정한 사상과 범위에 속하는 한 모든 수정과 변형을 포함하는 것으로 이해할 수 있다.Meanwhile, although specific embodiments of the present invention have been described and illustrated, modifications and variations can be made by those skilled in the art. Accordingly, the following claims are to be understood as including all modifications and variations as long as they fall within the true spirit and scope of the present invention.
도 1은 종래 기술에 따른 액정표시소자의 하부기판을 도시한 단면도.1 is a cross-sectional view showing a lower substrate of a liquid crystal display device according to the prior art.
도 2는 종래의 다른 기술에 따른 액정표시소자의 하부기판을 도시한 단면도.2 is a cross-sectional view showing a lower substrate of a liquid crystal display device according to another conventional technology.
도 3 내지 도 5는 종래의 하부기판 제조시에 발생되는 문제점을 설명하기 위한 도면.3 to 5 are views for explaining a problem occurring in the conventional lower substrate manufacturing.
도 6a 및 도 6b는 본 발명의 제1실시예에 따른 절연막 식각방법을 설명하기 위한 공정 단면도.6A and 6B are cross-sectional views illustrating a method of etching an insulating film according to a first embodiment of the present invention.
도 7a 및 도 7b는 본 발명의 제2실시예에 따른 절연막 식각방법을 설명하기 위한 공정 단면도.7A and 7B are cross-sectional views illustrating a method of etching an insulating film according to a second embodiment of the present invention.
(도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명)(Explanation of symbols for the main parts of the drawing)
1 : 하부기판 4 : 채널층1: lower substrate 4: channel layer
11 : 패드 전극 12 : 에치 스톱퍼용 실리콘 질화막11
14,26 : 희생층 20 : 에치 스톱퍼14,26: sacrificial layer 20: etch stopper
22 : 게이트 절연막용 실리콘 산화막 24 : 보호막용 실리콘 질화막22 silicon oxide film for
28 : 투명 금속막 50 : 감광막 패턴28: transparent metal film 50: photosensitive film pattern
Claims (9)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1019970070513A KR100453367B1 (en) | 1997-12-19 | 1997-12-19 | Etching method of insulating film in liquid crystal display device |
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1997
- 1997-12-19 KR KR1019970070513A patent/KR100453367B1/en not_active IP Right Cessation
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