JP2000264773A - 単結晶原料供給装置 - Google Patents
単結晶原料供給装置Info
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- JP2000264773A JP2000264773A JP7109799A JP7109799A JP2000264773A JP 2000264773 A JP2000264773 A JP 2000264773A JP 7109799 A JP7109799 A JP 7109799A JP 7109799 A JP7109799 A JP 7109799A JP 2000264773 A JP2000264773 A JP 2000264773A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 主ルツボを有する単結晶引上げチャンバの外
部に前記チャンバとは異なる補助ルツボを有する原料融
液チャンバを設置し、補助ルツボから主ルツボへ安定し
た移送速度で効率よく原料融液を供給する。 【解決手段】 単結晶原料供給装置において、原料融液
を単結晶引上げ装置のルツボ内へ移送させるための連通
管の継ぎ目部分１に、連通管の中心軸３に対して継ぎ目
部分の絞り面２がなす角度αが連通管の中心軸３に対し
て水平面がなす連通管設置角度βよりも小さくなるよう
に連通管を設置した。
部に前記チャンバとは異なる補助ルツボを有する原料融
液チャンバを設置し、補助ルツボから主ルツボへ安定し
た移送速度で効率よく原料融液を供給する。 【解決手段】 単結晶原料供給装置において、原料融液
を単結晶引上げ装置のルツボ内へ移送させるための連通
管の継ぎ目部分１に、連通管の中心軸３に対して継ぎ目
部分の絞り面２がなす角度αが連通管の中心軸３に対し
て水平面がなす連通管設置角度βよりも小さくなるよう
に連通管を設置した。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、引上げＣＺ（Czoc
hralski）法によりＳｉ（シリコン）の無転位の単結晶
を製造するための単結晶引上げ装置において、単結晶の
原料を補助ルツボ内で加熱して溶解し、この溶解原料を
主ルツボに供給するための単結晶原料供給装置に関す
る。
hralski）法によりＳｉ（シリコン）の無転位の単結晶
を製造するための単結晶引上げ装置において、単結晶の
原料を補助ルツボ内で加熱して溶解し、この溶解原料を
主ルツボに供給するための単結晶原料供給装置に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】一般に、引き上げＣＺ法による単結晶成
長装置では、高耐圧気密チャンバ内を１０torr程度に減
圧して新鮮なＡｒ（アルゴン）ガスを流すとともに、チ
ャンバ内の下方に設けられた石英ルツボ内の多結晶を加
熱して溶融し、この融液の表面に種結晶を上から浸漬
し、種結晶と石英ルツボを回転、上下移動させながら種
結晶を引き上げることにより、種結晶の下に上端が突出
した円錐形の上部コーン部と、円筒形のボディ部と下端
が突出した円錐形の下部コーン部よりなる単結晶（いわ
ゆるインゴット）を成長させるように構成されている。
長装置では、高耐圧気密チャンバ内を１０torr程度に減
圧して新鮮なＡｒ（アルゴン）ガスを流すとともに、チ
ャンバ内の下方に設けられた石英ルツボ内の多結晶を加
熱して溶融し、この融液の表面に種結晶を上から浸漬
し、種結晶と石英ルツボを回転、上下移動させながら種
結晶を引き上げることにより、種結晶の下に上端が突出
した円錐形の上部コーン部と、円筒形のボディ部と下端
が突出した円錐形の下部コーン部よりなる単結晶（いわ
ゆるインゴット）を成長させるように構成されている。
【０００３】このような装置において原料を溶解する従
来の方法としては、単結晶引上げ用ルツボ（以下、主ル
ツボ）内で溶融している原料の減少を補うために、追加
供給用原料融液ルツボ（以下、補助ルツボ）から原料融
液を供給する方法が提案されている。
来の方法としては、単結晶引上げ用ルツボ（以下、主ル
ツボ）内で溶融している原料の減少を補うために、追加
供給用原料融液ルツボ（以下、補助ルツボ）から原料融
液を供給する方法が提案されている。
【０００４】例えば、特開昭５５−１３０８９４号公報
では、主ルツボと連通した補助ルツボ内で原料を溶解し
て、補助ルツボから連通管を介して主ルツボに原料融液
を追加供給する方法が提案されている。また、特開昭５
６−１３０８９４号公報では、固体原料を引上げ装置の
外部から引上げ装置の内部にある補助ルツボにまず供給
して溶融し、原料融液を補助ルツボから主ルツボに追加
供給する方法が提案されている。かかる方法では、いず
れも主ルツボと補助ルツボは同一の雰囲気に属してい
る。
では、主ルツボと連通した補助ルツボ内で原料を溶解し
て、補助ルツボから連通管を介して主ルツボに原料融液
を追加供給する方法が提案されている。また、特開昭５
６−１３０８９４号公報では、固体原料を引上げ装置の
外部から引上げ装置の内部にある補助ルツボにまず供給
して溶融し、原料融液を補助ルツボから主ルツボに追加
供給する方法が提案されている。かかる方法では、いず
れも主ルツボと補助ルツボは同一の雰囲気に属してい
る。
【０００５】一方、主ルツボと補助ルツボを完全に分離
し、同一の雰囲気に属さないようにする従来方法もあ
る。例えば、特開昭５９−１９９１３号公報では、単結
晶の成長、引上げ機構を有する単結晶引上げチャンバと
は異なる原料融液チャンバを用意し、これら２つのチャ
ンバに連通管を通して補助ルツボから主ルツボへ連続的
に原料融液を供給できる連続チャージ引上げ法（ＣＣＣ
Ｚ法）が提案されている。ここでは、連通管を介した原
料融液の移送には２つのチャンバ内の気圧差が利用され
ている。特開平８−２０８３７１号公報では原料融液チ
ャンバ内の気圧を調節することによって、原料融液の追
加供給量を正確にする方法が提案されている。ここで
は、原料融液は主ルツボを有するチャンバ外部から連通
管によって供給されている。
し、同一の雰囲気に属さないようにする従来方法もあ
る。例えば、特開昭５９−１９９１３号公報では、単結
晶の成長、引上げ機構を有する単結晶引上げチャンバと
は異なる原料融液チャンバを用意し、これら２つのチャ
ンバに連通管を通して補助ルツボから主ルツボへ連続的
に原料融液を供給できる連続チャージ引上げ法（ＣＣＣ
Ｚ法）が提案されている。ここでは、連通管を介した原
料融液の移送には２つのチャンバ内の気圧差が利用され
ている。特開平８−２０８３７１号公報では原料融液チ
ャンバ内の気圧を調節することによって、原料融液の追
加供給量を正確にする方法が提案されている。ここで
は、原料融液は主ルツボを有するチャンバ外部から連通
管によって供給されている。
【０００６】従来の連通管は、ルツボと同様に石英によ
って作られている。連通管を介する原料融液の移送時に
おいて、連通管内部で原料融液が固化してしまうことを
防ぐため、ヒータなどの熱供給装置を用いて連通管内部
は高温に保たれている。
って作られている。連通管を介する原料融液の移送時に
おいて、連通管内部で原料融液が固化してしまうことを
防ぐため、ヒータなどの熱供給装置を用いて連通管内部
は高温に保たれている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】連通管を短くして補助
ルツボが単結晶引上げチャンバ内に含まれるような単結
晶原料供給装置においては、原料融液作成機構のトラブ
ルが同一のチャンバ内の単結晶引上げ機構に悪影響を及
ぼすことが考えられる。
ルツボが単結晶引上げチャンバ内に含まれるような単結
晶原料供給装置においては、原料融液作成機構のトラブ
ルが同一のチャンバ内の単結晶引上げ機構に悪影響を及
ぼすことが考えられる。
【０００８】他方、補助ルツボを主ルツボのチャンバの
外部に設置すると、連通管を長くする必要が生じて、連
通管を継ぐことになる。原料融液は連通管の継ぎ目部分
を通過することになり、かかる継ぎ目部分で原料融液の
滞留、原料融液の跳ね、原料融液の移送速度の低下など
が起こる。この結果、原料融液の温度低下を招き、ひい
ては原料融液の固化が起きる。
外部に設置すると、連通管を長くする必要が生じて、連
通管を継ぐことになる。原料融液は連通管の継ぎ目部分
を通過することになり、かかる継ぎ目部分で原料融液の
滞留、原料融液の跳ね、原料融液の移送速度の低下など
が起こる。この結果、原料融液の温度低下を招き、ひい
ては原料融液の固化が起きる。
【０００９】単結晶引上げチャンバと原料融液チャンバ
間での連通管を介した原料融液の移送手段に上記２つの
チャンバ内の気圧差を利用する装置においては、移送の
ために気圧差というわずかな圧力を利用しているゆえ
に、原料融液の移送速度が充分にとれず、供給管内部で
原料融液の固化が起こるという問題が生じてくる。
間での連通管を介した原料融液の移送手段に上記２つの
チャンバ内の気圧差を利用する装置においては、移送の
ために気圧差というわずかな圧力を利用しているゆえ
に、原料融液の移送速度が充分にとれず、供給管内部で
原料融液の固化が起こるという問題が生じてくる。
【００１０】補助ルツボを有するチャンバと主ルツボを
有するチャンバを個別に設置すると、かかる２つのチャ
ンバを結ぶ連通管は１ｍから３ｍと長くなる。この連通
管を１本の分割不可能な長い管で構成すると取り扱いが
不便となる。したがって、連通管の洗浄や取替などのメ
ンテナンスが困難となる。
有するチャンバを個別に設置すると、かかる２つのチャ
ンバを結ぶ連通管は１ｍから３ｍと長くなる。この連通
管を１本の分割不可能な長い管で構成すると取り扱いが
不便となる。したがって、連通管の洗浄や取替などのメ
ンテナンスが困難となる。
【００１１】供給される原料融液の固化は単結晶成長過
程において重大な問題を生じる。固化した結晶片が単結
晶引上げ用ルツボに混入し、引き上げられていく単結晶
棒に取り込まれると、単結晶棒が有転位結晶となる危険
性がある。
程において重大な問題を生じる。固化した結晶片が単結
晶引上げ用ルツボに混入し、引き上げられていく単結晶
棒に取り込まれると、単結晶棒が有転位結晶となる危険
性がある。
【００１２】本発明は上記従来の問題点に鑑み、主ルツ
ボを有する単結晶引上げチャンバの外部に前記チャンバ
とは異なる補助ルツボを有する原料融液チャンバを設置
し、補助ルツボから主ルツボへ安定した移送速度で効率
よく原料融液を供給することのできる単結晶原料供給装
置を提供することを目的とする。
ボを有する単結晶引上げチャンバの外部に前記チャンバ
とは異なる補助ルツボを有する原料融液チャンバを設置
し、補助ルツボから主ルツボへ安定した移送速度で効率
よく原料融液を供給することのできる単結晶原料供給装
置を提供することを目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】本発明は上記目的を達成
するために、主ルツボを有する単結晶引上げチャンバの
外部に前記チャンバとは異なる補助ルツボを有する原料
融液チャンバを設置し、補助ルツボから主ルツボに原料
融液を供給する連通管に生じた継ぎ目部分の連通管の中
心軸に対する角度が連通管の設置角度よりも小さくなる
ようにしたものである。
するために、主ルツボを有する単結晶引上げチャンバの
外部に前記チャンバとは異なる補助ルツボを有する原料
融液チャンバを設置し、補助ルツボから主ルツボに原料
融液を供給する連通管に生じた継ぎ目部分の連通管の中
心軸に対する角度が連通管の設置角度よりも小さくなる
ようにしたものである。
【００１４】すなわち、本発明によれば、単結晶引上げ
用ルツボと追加供給用原料融液ルツボと前記追加供給用
原料融液ルツボから前記単結晶引上げ用ルツボ内に原料
融液を供給するための連通管を有し、前記連通管が継ぎ
目を有している単結晶原料供給装置において、前記連通
管の中心軸に対して前記継ぎ目部分の絞り面がなす角度
αが前記連通管の中心軸に対して水平面がなす連通管設
置角度βよりも小さくなるように前記連通管を設置した
ことを特徴とする単結晶原料供給装置が提供される。
用ルツボと追加供給用原料融液ルツボと前記追加供給用
原料融液ルツボから前記単結晶引上げ用ルツボ内に原料
融液を供給するための連通管を有し、前記連通管が継ぎ
目を有している単結晶原料供給装置において、前記連通
管の中心軸に対して前記継ぎ目部分の絞り面がなす角度
αが前記連通管の中心軸に対して水平面がなす連通管設
置角度βよりも小さくなるように前記連通管を設置した
ことを特徴とする単結晶原料供給装置が提供される。
【００１５】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施の形態を説明する。図１は原料融液連通管の接続構造
を示す模式断面図、図２は１ヶ所に継ぎ目を有する内径
５０ｍｍ、全体の長さが１ｍの連通管において、水平に
対する設置角度βをβ＝３０°に固定して絞り角度αを
変化させ、原料融液の移送歩留りを調べる試験の結果得
られたグラフ、図３は本発明に係る原料融液供給機構を
有した単結晶引上げ装置の模式図である。
施の形態を説明する。図１は原料融液連通管の接続構造
を示す模式断面図、図２は１ヶ所に継ぎ目を有する内径
５０ｍｍ、全体の長さが１ｍの連通管において、水平に
対する設置角度βをβ＝３０°に固定して絞り角度αを
変化させ、原料融液の移送歩留りを調べる試験の結果得
られたグラフ、図３は本発明に係る原料融液供給機構を
有した単結晶引上げ装置の模式図である。
【００１６】図１は原料融液連通管の接続構造を示す模
式断面図である。図中において、鉛直面及び水平面は座
標４ａ及び４ｂによって示されている。連通管は複数の
管の連結により構成され、管の継ぎ目部分１において
は、絞り面２を有する一方の管の末端が他方の管の末端
に挿入されている。継ぎ目部分１の絞り角度αは連通管
の中心軸３と連通管内面の絞り面２がなす角度を示し、
連通管設置角度βは連通管の中心軸３と水平面４ｂがな
す角度を示している。つまり、絞り面２の角度αの継ぎ
目部分を有している連通管が、地面から角度βだけ傾け
て設置されている。
式断面図である。図中において、鉛直面及び水平面は座
標４ａ及び４ｂによって示されている。連通管は複数の
管の連結により構成され、管の継ぎ目部分１において
は、絞り面２を有する一方の管の末端が他方の管の末端
に挿入されている。継ぎ目部分１の絞り角度αは連通管
の中心軸３と連通管内面の絞り面２がなす角度を示し、
連通管設置角度βは連通管の中心軸３と水平面４ｂがな
す角度を示している。つまり、絞り面２の角度αの継ぎ
目部分を有している連通管が、地面から角度βだけ傾け
て設置されている。
【００１７】連通管の継ぎ目において、連通管内部（原
料融液接触側）での連通管継ぎ目部分の絞り角度αを、
水平面に対する連通管設置角度βよりも小さく設定す
る。すなわちα＜βとする。これによって、原料融液は
連通管の絞り部分で滞留することなく、移送速度を低下
させずに主ルツボ内へ供給される。
料融液接触側）での連通管継ぎ目部分の絞り角度αを、
水平面に対する連通管設置角度βよりも小さく設定す
る。すなわちα＜βとする。これによって、原料融液は
連通管の絞り部分で滞留することなく、移送速度を低下
させずに主ルツボ内へ供給される。
【００１８】連通管の絞り角度を変化させたときの原料
融液の移送歩留りを調べる試験を行った。１ヶ所に継ぎ
目を有する内径５０ｍｍ、全体の長さが１ｍの連通管に
おいて、水平面に対する連通管設置角度βをβ＝３０°
に固定して絞り角度αを変化させ、原料融液の移送歩留
り（移送による影響を受けずに単結晶成長過程に利用す
ることのできる原料融液の割合）を調べた。その結果、
図２のようにα＝４５°、４０°、３０°、２０°、０
°のそれぞれにおいて、移送歩留りは７０％、７５％、
８５％、９０％、９５％となった。このことより、絞り
角度αを小さい角度に設定しておくと、移送歩留りも高
く、効率の良い原料融液の供給が達成できることがわか
った。
融液の移送歩留りを調べる試験を行った。１ヶ所に継ぎ
目を有する内径５０ｍｍ、全体の長さが１ｍの連通管に
おいて、水平面に対する連通管設置角度βをβ＝３０°
に固定して絞り角度αを変化させ、原料融液の移送歩留
り（移送による影響を受けずに単結晶成長過程に利用す
ることのできる原料融液の割合）を調べた。その結果、
図２のようにα＝４５°、４０°、３０°、２０°、０
°のそれぞれにおいて、移送歩留りは７０％、７５％、
８５％、９０％、９５％となった。このことより、絞り
角度αを小さい角度に設定しておくと、移送歩留りも高
く、効率の良い原料融液の供給が達成できることがわか
った。
【００１９】また、αが小さければ移送歩留りが向上す
ることから、絞り部分を広くしてαをなるべく小さくす
るように連通管を設計してもよい。つまり、例えば連通
管の全長に対して絞り部分の占める長さの割合を大きく
することによって、αがなるべく小さくなるように連通
管を設計することは本発明の好ましい態様である。
ることから、絞り部分を広くしてαをなるべく小さくす
るように連通管を設計してもよい。つまり、例えば連通
管の全長に対して絞り部分の占める長さの割合を大きく
することによって、αがなるべく小さくなるように連通
管を設計することは本発明の好ましい態様である。
【００２０】図３は本発明に係る原料融液供給機構を有
した単結晶引上げ装置の模式図である。単結晶引上げ装
置５内の主ルツボ６は原料融液を有しており、単結晶棒
７が引き上げられる。単結晶棒７の引上げとともに、主
ルツボ６内の原料は減少する。この主ルツボ６内の原料
の減少を補うため、原料融液チャンバ８内の補助ルツボ
９で作られた追加供給用原料融液が漏斗１０を介して連
通管１１内に流入され移送、供給される。
した単結晶引上げ装置の模式図である。単結晶引上げ装
置５内の主ルツボ６は原料融液を有しており、単結晶棒
７が引き上げられる。単結晶棒７の引上げとともに、主
ルツボ６内の原料は減少する。この主ルツボ６内の原料
の減少を補うため、原料融液チャンバ８内の補助ルツボ
９で作られた追加供給用原料融液が漏斗１０を介して連
通管１１内に流入され移送、供給される。
【００２１】図３の単結晶引上げ装置のような原料融液
を連続的に供給し、主ルツボ内の融液量を一定に保った
状態で結晶育成させる単結晶引上げ装置において、連通
管の継ぎ目部分の絞り角度αに対して連通管設置角度β
を調節することによってα＜βを実現するのが本発明の
好ましい態様である。また、絞り角度αと連通管設置角
度βの設定順序を変えて、連通管設置角度βを固定して
絞り角度αがα＜βを実現するような角度αを有する連
通管を選定して設置することもできる。さらに、補助ル
ツボから主ルツボへと原料融液を供給するためのあらゆ
る連通管の継ぎ目部分に、本発明により提供される角度
設定を行うことができる。
を連続的に供給し、主ルツボ内の融液量を一定に保った
状態で結晶育成させる単結晶引上げ装置において、連通
管の継ぎ目部分の絞り角度αに対して連通管設置角度β
を調節することによってα＜βを実現するのが本発明の
好ましい態様である。また、絞り角度αと連通管設置角
度βの設定順序を変えて、連通管設置角度βを固定して
絞り角度αがα＜βを実現するような角度αを有する連
通管を選定して設置することもできる。さらに、補助ル
ツボから主ルツボへと原料融液を供給するためのあらゆ
る連通管の継ぎ目部分に、本発明により提供される角度
設定を行うことができる。
【００２２】つまり、上記実施例は重力を利用して主ル
ツボ内に原料融液を流し込む機構を有しているが、例え
ば気圧による原料融液の移送など、本発明は連通管によ
るあらゆる移送手段において適用される。また、主ルツ
ボを含む単結晶成長機構を有するチャンバの内部、原料
融液作成機構を有するチャンバの内部、これら２つのチ
ャンバ間など、連通管はあらゆる場所に設置可能であ
る。
ツボ内に原料融液を流し込む機構を有しているが、例え
ば気圧による原料融液の移送など、本発明は連通管によ
るあらゆる移送手段において適用される。また、主ルツ
ボを含む単結晶成長機構を有するチャンバの内部、原料
融液作成機構を有するチャンバの内部、これら２つのチ
ャンバ間など、連通管はあらゆる場所に設置可能であ
る。
【００２３】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、主
ルツボを含んだ単結晶成長機構を有するチャンバの外
に、補助ルツボを含んだ原料融液作成機構を有する別の
チャンバを設置し、補助ルツボから主ルツボへ安定した
移送速度で効率よく原料融液を供給することができる。
ルツボを含んだ単結晶成長機構を有するチャンバの外
に、補助ルツボを含んだ原料融液作成機構を有する別の
チャンバを設置し、補助ルツボから主ルツボへ安定した
移送速度で効率よく原料融液を供給することができる。
【図１】本発明に係る原料融液連通管の接続構造を示す
模式断面図である。
模式断面図である。
【図２】本発明の作用効果を明らかにするための原料融
液の移送歩留りを調べる試験の結果を示すグラフであ
る。
液の移送歩留りを調べる試験の結果を示すグラフであ
る。
【図３】本発明に係る原料融液供給機構を有した単結晶
引上げ装置の模式図である。
引上げ装置の模式図である。
１ 連通管の継ぎ目部分 ２ 連通管の絞り面 ３ 連通管の中心軸 ４ａ 鉛直方向 ４ｂ 水平方向 ５ 単結晶引上げ装置 ６ 主ルツボ ７ 単結晶棒 ８ 原料融液チャンバ ９ 補助ルツボ １０ 漏斗 １１ 連通管
Claims (2)
- 【請求項１】 単結晶引上げ用ルツボと追加供給用原料
融液ルツボと前記追加供給用原料融液ルツボから前記単
結晶引上げ用ルツボ内に原料融液を供給するための連通
管を有し、前記連通管が継ぎ目を有している単結晶原料
供給装置において、 前記連通管の中心軸に対して前記継ぎ目部分の絞り面が
なす角度αが前記連通管の中心軸に対して水平面がなす
連通管設置角度βよりも小さくなるように前記連通管を
設置したことを特徴とする単結晶原料供給装置。 - 【請求項２】 前記連通管を前記単結晶引上げ用ルツボ
を有するチャンバの内部、前記追加供給用原料融液ルツ
ボを有するチャンバの内部、前記２つのチャンバの外部
の任意の箇所のいずれか１つに、あるいはこれらの２つ
以上にまたがって設置したことを特徴とする請求項１記
載の単結晶原料供給装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7109799A JP2000264773A (ja) | 1999-03-16 | 1999-03-16 | 単結晶原料供給装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7109799A JP2000264773A (ja) | 1999-03-16 | 1999-03-16 | 単結晶原料供給装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000264773A true JP2000264773A (ja) | 2000-09-26 |
Family
ID=13450706
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7109799A Withdrawn JP2000264773A (ja) | 1999-03-16 | 1999-03-16 | 単結晶原料供給装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2000264773A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2010061560A1 (ja) * | 2008-11-25 | 2010-06-03 | 三菱マテリアルテクノ株式会社 | 結晶成長装置及び結晶成長方法 |
| US10415150B2 (en) | 2016-09-06 | 2019-09-17 | Sumco Corporation | Apparatus for manufacturing silicon single crystal and melt inlet pipe of the same |
| CN114959875A (zh) * | 2021-02-26 | 2022-08-30 | 晶科能源股份有限公司 | 用于晶体生长装置的加料设备、晶体生长装置及加料工艺 |
-
1999
- 1999-03-16 JP JP7109799A patent/JP2000264773A/ja not_active Withdrawn
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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