TW202235645A - 隔絕環夾具及併入隔絕環夾具的物理氣相沉積腔室 - Google Patents

隔絕環夾具及併入隔絕環夾具的物理氣相沉積腔室 Download PDF

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伊利亞 拉維斯基
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Abstract

此處提供用於物理氣相沉積之裝置。在某些實施例中，一種在物理氣相沉積（PVD）腔室中使用的夾具，包括夾具主體及從夾具主體延伸的向外延伸的架子，其中向外延伸的架子包括夾持表面，配置成將隔絕環夾持至PVD腔室的腔室主體，其中向外延伸的架子的高度為夾具主體的高度的約百分之15至約百分之40，且其中夾具主體包括中心開口，配置成在其中保持緊固件。

Description

隔絕環夾具及併入隔絕環夾具的物理氣相沉積腔室
本揭露案的實施例大致關於物理氣相沉積處理裝備。
某些物理氣相沉積（PVD）腔室常常包括陶瓷隔絕環佈置於PVD腔室的導電部件之間。舉例而言，陶瓷隔絕環將PVD源（例如，濺射標靶）與源配接器（陽極）電氣隔離。隔絕環為PVD真空腔室的邊界。發明人已觀察到在腔室的開啟期間隔絕環可卡至標靶O形環，且可落下、損壞及/或損傷或可損傷在PVD腔室中的處理套件及/或PVD腔室的源配接器。對以上部分或部件的損傷為非常昂貴的且危及適當PVD腔室效能。
因此，發明人已提供強化的裝置用於PVD處理。
此處提供用於夾持隔絕環的裝置及併入其的PVD腔室。在某些實施例中，一種在一PVD腔室中使用的夾具，包括一夾具主體及從該夾具主體延伸的一向外延伸的架子，其中該向外延伸的架子包括一夾持表面，配置成將一隔絕環夾持至該PVD腔室的一腔室主體，其中該向外延伸的架子的一高度為該夾具主體的一高度的約百分之15至約百分之40，且其中該夾具主體包括一中心開口，配置成在其中保持一緊固件。
在某些實施例中，一種在一處理腔室中使用的夾具，包括一夾具主體及從該夾具主體延伸的一向外延伸的架子，其中該向外延伸的架子包括一夾持表面，配置成將一隔絕環夾持至該處理腔室的一腔室主體，其中該向外延伸的架子包括以約30度至約85度的一角度傾斜的一標靶面向表面，且其中該夾具主體包括一中心開口，配置成在其中保持一緊固件。
在某些實施例中，一種處理腔室，包括：一腔室蓋，佈置於一腔室主體頂上，該腔室主體中界定一內部空間，該腔室蓋包括一標靶組件且該腔室主體包括一上部腔室配接器；一隔絕環，佈置於該上部腔室配接器上，其中該標靶組件支撐於該隔絕環上；一O形環，佈置於該標靶組件及該隔絕環之間；及一或更多隔絕環夾具，佈置於該隔絕環四周，以將該隔絕環夾持至該上部腔室配接器。
以下說明本揭露案的其他及進一步實施例。
此處提供用於物理氣相沉積（PVD）處理裝備的強化的裝置的實施例。隔絕環佈置於標靶組件及PVD處理裝備的上部腔室配接器之間，以將標靶組件與上部腔室配接器（陽極）電氣隔離。強化的裝置包括一或更多夾具，配置成將隔絕環夾持至上部腔室配接器，以當移除或替換標靶組件時有利地避免隔絕環沾黏至標靶組件。隔絕環沾黏至標靶組件可造成隔絕環破壞或損傷其他腔室部件。在某些實施例中，如此處所述，發明的裝置包括具有倒角的上部周圍邊緣的標靶組件，以增加從標靶組件至接地的高電壓爬電距離。倒角的上部周圍邊緣有利地暴露佈置於標靶組件及腔室主體之間的隔絕環的凸耳。一或更多夾具可用以透過凸耳將隔絕環夾持至上部腔室配接器。
第1圖根據本揭露案的某些實施例，描繪物理氣相沉積腔室或處理腔室100的概要剖面視圖。在某些實施例中，處理腔室100具有佈置於在其中界定內部空間148的腔室主體136的頂部的腔室蓋135。在某些實施例中，腔室蓋135包括標靶組件138。在某些實施例中，標靶組件138包含標靶106及標靶背板146。標靶106包含在濺射期間待沉積於基板104上的材料，例如金屬或金屬氧化物。在某些實施例中，標靶材料為介電材料，例如矽或氧化矽或氧化鋁。在某些實施例中，標靶背板146可包含導電材料，例如銅-鋅、銅-鉻，或與標靶相同的材料，使得RF及DC功率可透過標靶背板146耦合至標靶106。或者，標靶背板146可為非導電，且可包括導電元素（未顯示），例如電氣餽通或類似者。
處理腔室100含有基板支撐基座102用於在其上容納基板104。基板支撐基座102可定位於可為腔室壁（如所顯示）或接地的護套的接地的包體壁108之中。基板支撐基座102具有材料容納表面面向標靶106的主表面，且在平面位置中相對於標靶106的主表面支撐待濺射塗佈的基板104。基板支撐基座102可在處理腔室100的內部空間148中支撐基板104。
處理腔室100進一步包括處理護套174。處理護套174大致包含佈置於標靶106及基板支撐基座102的至少一部分四周的環狀主體。在某些實施例中，處理護套174連接至腔室主體136的上部腔室配接器142的凸耳176。標靶組件138支撐在處理護套174的頂部的隔絕環180上。隔絕環180可以陶瓷材料或其他非導電材料製成。處理護套174以導電材料製作，例如鋁合金、不銹鋼或類似者。處理護套174供以保護其他腔室部件不受處理損傷及/或污染。
一或更多隔絕環夾具144佈置於隔絕環180四周，以將隔絕環180夾持至上部腔室配接器142。在某些實施例中，一或更多隔絕環夾具144在隔絕環180四周間隔開。一或更多隔絕環夾具144大致以非導電材料製成，例如聚合物材料或陶瓷材料。在某些實施例中，一或更多隔絕環夾具144具有約0.75英吋至約1.5英吋的高度。
在某些實施例中，加熱器166耦合至處理腔室100且配置成對流地加熱處理護套174。在某些實施例中，處理護套174加熱至攝氏約40至約70度的溫度。發明人已觀察到加熱處理護套174減少處理護套174的溫度梯度，導致較少例子剝離處理護套174。
處理護套174向下延伸且可包括具有大致固定直徑的大致管狀的部分。處理護套174沿著上部腔室配接器142的壁及接地的包體壁108向下延伸至低於基板支撐基座102的頂部表面，且向上返回直到到達基板支撐基座102的頂部表面。當基板支撐基座102在下部裝載位置中時，覆蓋環186放置於處理護套174的向上延伸的內部部分188的頂部上，但當基板支撐基座102在上部沉積位置中時，覆蓋環186放置於基板支撐基座102的外部周圍上，以保護基板支撐基座102避免濺射沉積。額外的沉積環（未顯示）可用以罩著基板104的周圍不受沉積。
處理腔室包括饋送結構110，用於將RF及DC能量耦合至標靶106。饋送結構為用於耦合RF能量及可選的DC能量至標靶或至例如此處所述含有標靶的組件的裝置。饋送結構110包括主體112，具有第一端114及相對於第一端114的第二端116。在某些實施例中，主體112進一步包括從第一端114穿過主體112至第二端116佈置的中心開口115。
饋送結構110的第一端114可耦合至RF功率源118且可選地至DC功率源120，而可分別利用以提供RF及DC能量至標靶106。舉例而言，DC功率源120可利用以施加負電壓或偏壓至標靶106。在某些實施例中，藉由RF功率源118供應的RF能量可在從約2 MHz至約60 MHz的範圍中的頻率，或舉例而言，可使用非限制性頻率，例如2 MHz、13.56 MHz、27.12 MHz或60 MHz。在某些實施例中，可提供複數個RF功率源（即，二或更多），以提供以上複數個頻率的RF能量。饋送結構110可以適合的導電材料製作，以從RF功率源118及DC功率源120導通RF及DC能量。
主體112的第二端116耦合至源分配板122。源分配板包括穿過源分配板122且與主體112的中心開口115對齊而佈置的孔洞124。源分配板122可從適合的導電材料製作，以從饋送結構110導通RF及DC能量。
源分配板122可透過導電元件125耦合至標靶106。導電元件125可為管狀元件，具有第一端126耦合至源分配板122的標靶面向表面128靠近源分配板122的周圍邊緣。導電元件125進一步包括第二端130耦合至標靶106的源分配板面向表面132（或至標靶106的標靶背板146）靠近標靶106的周圍邊緣。
腔體134可藉由導電元件125的內部面向壁、源分配板122的標靶面向表面128及標靶106的源分配板面向表面132而界定。腔體134透過源分配板122的孔洞124流體耦合至主體112的中心開口115。如第1圖中圖示，腔體134及主體112的中心開口115可利用以至少部分裝載可旋轉磁控管組件136的一或更多部分。在某些實施例中，腔體134可至少部分地以冷卻流體填充，例如水（H 2O）或類似者。
可提供接地護套140以覆蓋處理腔室100的蓋的外側表面。接地護套140可例如透過腔室主體136的接地連接而耦合至接地。接地護套140具有中心開口，以允許饋送結構110通過接地護套140耦合至源分配板122。接地護套140可包含任何適合的導電材料，例如鋁、銅或類似者。隔離間隙139提供於接地護套140及源分配板122的外部表面，導電元件125，及標靶106（及/或標靶背板146）之間，以避免RF及DC能量直接路由至接地。隔離間隙可以空氣或某些其他適合的介電材料填充，例如陶瓷、塑膠或類似者。
第2圖根據本揭露案的某些實施例，描繪標靶組件及周遭結構的剖面視圖。在某些實施例中，標靶組件138包括倒角的周圍邊緣252。在某些實施例中，倒角的周圍邊緣252在隔絕環180的上部周圍區域處暴露凸耳250。
在某些實施例中，標靶組件138在其下部周圍邊緣上包括O形環凹槽204。O形環210佈置於O形環凹槽204中以在標靶組件138及隔絕環180之間形成密封。在某些實施例中，上部腔室配接器142在其密封表面224上包括第二O形環凹槽206。第二O形環218可佈置於第二O形環凹槽206中以在上部腔室配接器142及隔絕環180之間形成密封。
在使用中，O形環210可造成隔絕環180沾黏至標靶組件138。處理腔室100包括一或更多隔絕環夾具230。在某些實施例中，一或更多隔絕環夾具230為第1圖的一或更多隔絕環夾具144。一或更多隔絕環夾具144將隔絕環180夾持至上部腔室配接器142，以當抬升標靶組件138時，有利地避免隔絕環180沾黏至標靶組件138。第二O形環218可造成上部腔室配接器142沾黏至隔絕環180。在某些實施例中，一或更多隔絕環夾具230之各者的下部表面200與隔絕環180的下部表面214共平面，以有利地准許工具進入隔絕環180及上部腔室配接器142之間，以分開兩個部件。
在某些實施例中，一或更多隔絕環夾具230之各者佈置於形成於上部腔室配接器142的上部表面238上的口袋262中。在某些實施例中，口袋262從上部腔室配接器142的內部表面徑向向外延伸。在某些實施例中，口袋262的下部表面226與上部腔室配接器142的密封表面224共平面。
在某些實施例中，一或更多隔絕環夾具230包含兩個夾具。在某些實施例中，一或更多隔絕環夾具230包含在隔絕環180四周以規則間隔安排的二或更多夾具。在某些實施例中，一或更多隔絕環夾具230在隔絕環180四周以直徑相對。
在某些實施例中，一或更多隔絕環夾具230包括夾具主體264及從夾具主體264延伸的向外延伸的架子236。在某些實施例中，向外延伸的架子236的高度為夾具主體264的高度的約百分之15至約百分之40。向外延伸的架子236包括配置成夾持隔絕環180的夾持表面254。在某些實施例中，夾持表面254為向外延伸的架子236的下部表面。在某些實施例中，一或更多隔絕環夾具230包括中心開口232。在某些實施例中，一或更多隔絕環夾具230透過穿過一或更多隔絕環夾具230之各者的中心開口232延伸且至上部腔室配接器142中的一或更多緊固件240耦合至上部腔室配接器142。在某些實施例中，墊圈242佈置於一或更多緊固件240之各者及形成於中心開口232中的座位246之間。
第3A圖根據本揭露案的某些實施例，描繪一或更多隔絕環夾具230的夾具的頂部視圖。第3B圖根據本揭露案的某些實施例，描繪一或更多隔絕環夾具230的夾具的剖面側視圖。一或更多隔絕環夾具230之各者大致包括在第一側306及相對第二側308上的向外延伸的架子236。在某些實施例中，第二側308或相對於向外延伸的架子236的側包括斜的側壁310A、310B。在某些實施例中，一或更多隔絕環夾具230具有與口袋262的形狀相對應的形狀。
在某些實施例中，中心開口232的下部部分320具有小於中心開口232的上部部分322的直徑，其中上部部分322及下部部分320之間的界面界定座位246。在某些實施例中，向外延伸的架子236包括傾斜的標靶面向表面316。在某些實施例中，標靶面向表面316以實質上固定的角度向下且向外延伸。在某些實施例中，固定的角度為約45度至約85度。在某些實施例中，向外延伸的架子236從夾具主體264延伸約0.04至約0.14英吋。在某些實施例中，標靶面向表面316從一或更多隔絕環夾具230之各者的上部表面302向下延伸。
第4圖根據本揭露案的某些實施例，描繪標靶組件138及周遭結構的剖面視圖。第5圖根據本揭露案的實施例，描繪一或更多隔絕環夾具430的夾具的等距視圖。在某些實施例中，一或更多隔絕環夾具430為第1圖的一或更多隔絕環夾具144。在某些實施例中，一或更多隔絕環夾具430類似於一或更多隔絕環夾具230，除了一或更多隔絕環夾具430具有從一或更多隔絕環夾具430的第一側406延伸至一或更多隔絕環夾具430的中心開口432的水平溝槽410。在某些實施例中，水平溝槽410從隔絕環夾具430的第一側406至少延伸至隔絕環夾具430的相對第二側。水平溝槽可延伸至第二側中但並非完全延伸穿過第二側。可在水平溝槽410的端處提供應力釋放半徑，例如以比水平溝槽410的寬度些微更大的直徑形成的孔洞，以減少應力及來自夾具的反覆循環的夾具的斷裂及壞掉的可能性。一或更多隔絕環夾具430包括向外延伸的架子436，而類似於向外延伸的架子236從夾具主體464延伸。延伸穿過夾具主體464的水平溝槽410有利地對一或更多隔絕環夾具430提供彈性，迫使向外延伸的架子436在隔絕環180上（即，自我夾持特徵）。在某些實施例中，自我夾持特徵可促進一或更多隔絕環夾具430與不具有倒角或具有較小倒角的周圍邊緣252的標靶組件138一起使用。
第6圖根據本揭露案的某些實施例，描繪標靶及周遭結構的剖面視圖。第7圖根據本揭露案的實施例，描繪一或更多隔絕環夾具630的夾具的等距視圖。在某些實施例中，一或更多隔絕環夾具630包括垂直溝槽610，以對一或更多隔絕環夾具630提供彈性。垂直溝槽620部分界定具有向外延伸的架子636的前壁714。
前壁714作為撓性件或彈簧，使得隨著隔絕環180的安裝或在隔絕環180之後一或更多隔絕環夾具630的安裝而可推擠架子636（即，縮回）。當前壁714縮回時，垂直溝槽610有利地提供空間用於前壁714從正常直立位置縮回或推出，因此提供偏置力朝向正常直立或未縮回的位置。偏置力迫使前壁714朝向隔絕環180，使得向外延伸的架子636延伸在隔絕環180的邊緣上（即，自我夾持特徵）。在某些實施例中，自我夾持特徵可促進一或更多隔絕環夾具630與如第2圖中所顯示具有倒角，如第6圖中所顯示較少倒角，或不具倒角的周圍邊緣252的標靶組件138一起使用。
一或更多隔絕環夾具630包括夾具主體664及從夾具主體664延伸的向外延伸的架子636。向外延伸的架子636包括傾斜的標靶面向表面512。在某些實施例中，標靶面向表面612包括具有第一斜度的上部部分620。在某些實施例中，標靶面向表面612包括具有第二斜度的下部部分622。在某些實施例中，第二斜度不同於第一斜度。在某些實施例中，第一斜度為從一或更多隔絕環夾具630的上部表面702向下且向外約45度至約85度。在某些實施例中，第二斜度為從一或更多隔絕環夾具630的上部表面702向下且向外約30度至約50度。在某些實施例中，第二斜度小於第一斜度，以有利地在標靶組件138及隔絕環180之間延伸。在某些實施例中，下部部分622具有約0.02至約0.05英吋的垂直高度。
在某些實施例中，垂直溝槽610包括上部部分640及下部部分650。在某些實施例中，垂直溝槽610的上部部分640比下部部分650更寬，以有利地增加一或更多隔絕環夾具630的彈性。上部部分640在向外延伸的架子636及一或更多隔絕環夾具630的中心開口632之間延伸。在某些實施例中，垂直溝槽610延伸通過在中心開口632中的座位646。在某些實施例中，上部部分640的寬度界定於一對第一表面716及相對第二表面718之間。在某些實施例中，此對第一表面716向下且朝向第二表面718變細。
儘管以上導向本揭露案的實施例，可衍生本揭露案的其他及進一步實施例而不會悖離其基本範疇。
100:處理腔室 102:基板支撐基座 104:基板 106:標靶 108:接地的包體壁 110:饋送結構 112:主體 114:第一端 115:中心開挳 116:第二端 118:RF功率源 120:DC功率源 122:源分配板 124:孔洞 125:導電元件 126:第一端 128:標靶面向表面 130:第二端 132:源分配板面向表面 134:腔體 135:腔室蓋 136:腔室主體 138:標靶組件 139:隔離間隙 140:接地護套 142:上部腔室配接器 144:隔絕環夾具 148:內部空間 166:加熱器 174:處理護套 176:凸耳 180:隔絕環 186:覆蓋環 200:下部表面 204:O形環凹槽 206:第二O形環凹槽 210:O形環 214:下部表面 218:第二O形環 224:密封表面 226:下部表面 230:隔絕環夾具 232:中心開口 236:向外延伸的架子 238:上部表面 240:緊固件 242:墊圈 246:座位 250:凸耳 252:周圍邊緣 254:夾持表面 262:口袋 264:夾具主體 302:上部表面 306:第一側 308:第二側 310:A-B斜的側壁 316:標靶面向表面 320:下部部分 322:上部部分 406:第一側 410:水平溝槽 430:隔絕環夾具 432:中心開口 436:向外延伸的架子 464:夾具主體 610:垂直溝槽 612:標靶面向表面 620:上部部分 622:下部部分 630:隔絕環夾具 632:中心開口 640:上部部分 646:座位 650:下部部分 664:夾具主體 702:上部表面 714:前壁 716:一對第一表面 718:第二表面
以上簡要概述且以下更詳細討論的本揭露案的實施例可藉由參考在隨附圖式中描繪的本揭露案的圖示實施例而理解。然而，隨附圖式僅圖示本揭露案的通常實施例，且因此不應考量為範疇之限制，因為本揭露案可認可其他均等效果的實施例。
第1圖根據本揭露案的某些實施例，描繪處理腔室的概要剖面視圖。
第2圖根據本揭露案的某些實施例，描繪標靶及周遭結構的剖面視圖。
第3A圖根據本揭露案的某些實施例，描繪隔絕環夾具的頂部視圖。
第3B圖根據本揭露案的某些實施例，描繪隔絕環夾具的剖面側視圖。
第4圖根據本揭露案的某些實施例，描繪標靶及周遭結構的剖面視圖。
第5圖根據本揭露案的某些實施例，描繪隔絕環夾具的等距視圖。
第6圖根據本揭露案的某些實施例，描繪標靶及周遭結構的剖面視圖。
第7圖根據本揭露案的某些實施例，描繪隔絕環夾具的等距視圖。
為了促進理解，已儘可能地使用相同的元件符號代表共通圖式中相同的元件。圖式並非按照規模繪製，且為了清楚可簡化。一個實施例的元件及特徵可有益地併入其他實施例中而無須進一步說明。
國內寄存資訊(請依寄存機構、日期、號碼順序註記) 無 國外寄存資訊(請依寄存國家、機構、日期、號碼順序註記) 無
100:處理腔室
102:基板支撐基座
104:基板
106:標靶
108:接地的包體壁
110:饋送結構
112:主體
114:第一端
115:中心開挳
116:第二端
118:RF功率源
120:DC功率源
122:源分配板
124:孔洞
125:導電元件
126:第一端
128:標靶面向表面
130:第二端
132:源分配板面向表面
134:腔體
135:腔室蓋
136:腔室主體
138:標靶組件
139:隔離間隙
140:接地護套
142:上部腔室配接器
144:隔絕環夾具
148:內部空間
166:加熱器
174:處理護套
176:凸耳
180:隔絕環
186:覆蓋環

Claims (20)

  1. 一種在一物理氣相沉積（PVD）腔室中使用的夾具，包含： 一夾具主體及從該夾具主體延伸的一向外延伸的架子，其中該向外延伸的架子包括一夾持表面，配置成將一隔絕環夾持至該PVD腔室的一腔室主體，其中該向外延伸的架子的一高度為該夾具主體的一高度的約百分之15至約百分之40，且其中該夾具主體包括一中心開口，配置成在其中保持一緊固件。
  2. 如請求項1所述之夾具，其中該夾具主體包括從該夾具主體的一上部表面延伸的一垂直溝槽。
  3. 如請求項2所述之夾具，其中該垂直溝槽包括一上部部分及一下部部分，其中該上部部分比該下部部分更寬。
  4. 如請求項1所述之夾具，其中該夾具主體包括從該夾具主體的一第一側延伸至該中心開口的一水平溝槽。
  5. 如請求項1所述之夾具，其中該夾具以一聚合物材料製成。
  6. 如請求項1至5任一項所述之夾具，其中該向外延伸的架子包括傾斜的一標靶面向表面。
  7. 如請求項6所述之夾具，其中該標靶面向表面以約45度至約85度的一角度傾斜。
  8. 如請求項6所述之夾具，其中該標靶面向表面包括具有一第一斜度的一上部部分及具有一第二斜度的一下部部分，其中該第二斜度不同於該第一斜度。
  9. 如請求項1至5任一項所述之夾具，其中該夾具主體在相對於該向外延伸的架子的該夾具主體的一側上包括斜的側壁。
  10. 一種在一處理腔室中使用的夾具，包含： 一夾具主體及從該夾具主體延伸的一向外延伸的架子，其中該向外延伸的架子包括一夾持表面，配置成將一隔絕環夾持至該處理腔室的一腔室主體，其中該向外延伸的架子包括以約30度至約85度的一角度傾斜的一標靶面向表面，且其中該夾具主體包括一中心開口，配置成在其中保持一緊固件。
  11. 如請求項10所述之夾具，其中該標靶面向表面以一固定角度傾斜。
  12. 如請求項10至11任一項所述之夾具，其中該向外延伸的架子從該夾具主體延伸約0.04至約0.14英吋。
  13. 如請求項10至11任一項所述之夾具，其中該夾具主體具有約0.75英吋至約1.5英吋的一高度。
  14. 一種處理腔室，包含： 一腔室蓋，佈置於一腔室主體頂上，該腔室主體中界定一內部空間，該腔室蓋包括一標靶組件且該腔室主體包括一上部腔室配接器； 一隔絕環，佈置於該上部腔室配接器上，其中該標靶組件支撐於該隔絕環上； 一O形環，佈置於該標靶組件及該隔絕環之間；及 一或更多隔絕環夾具，佈置於該隔絕環四周，以將該隔絕環夾持至該上部腔室配接器。
  15. 如請求項14所述之處理腔室，其中該一或更多隔絕環夾具為如請求項1-5或請求項10-11任一項所述者。
  16. 如請求項14所述之處理腔室，其中該一或更多隔絕環夾具包含在該隔絕環四周以規則間隔佈置的二或更多夾具。
  17. 如請求項14所述之處理腔室，其中該一或更多隔絕環夾具佈置於多個口袋中，該等口袋形成於該上部腔室配接器的一上部表面上。
  18. 如請求項14所述之處理腔室，其中該一或更多隔絕環夾具包括一中心開口，且一緊固件佈置於該中心開口中，以將該一或更多隔絕環夾具耦合至該上部腔室配接器。
  19. 如請求項14所述之處理腔室，其中該標靶組件包含一標靶及一標靶背板。
  20. 如請求項14所述之處理腔室，其中該標靶組件包括倒角的一周圍邊緣。
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