CN1920673B - 抗蚀剂除去方法以及抗蚀剂除去装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种抗蚀剂除去方法以及抗蚀剂除去装置，本发明的抗蚀剂除去方法中，向基板的表面供给硫酸以及双氧水，从该基板的表面除去抗蚀剂。其后，向基板的表面供给双氧水，从基板的表面排除硫酸。

Description

抗蚀剂除去方法以及抗蚀剂除去装置 
技术领域
本发明涉及一种用于从半导体晶片等各种基板的表面除去不需要的抗蚀剂的抗蚀剂除去方法以及抗蚀剂除去装置。 
背景技术
在半导体装置的制造工序中，包括有选择性蚀刻形成于半导体晶片(以下简称为“晶片”)的表面上的氧化膜等的工序、或者将磷、砷、硼等杂质(离子)局部性注入到晶片的表面的工序。在这些工序中，为了防止对未要求的部分进行蚀刻或者离子注入，在晶片的最表面形成有由感光性树脂等有机物构成的抗蚀剂的图案，而未要求蚀刻或者离子注入的部分通过抗蚀剂而被掩盖。形成在晶片上的抗蚀剂在蚀刻或者离子注入之后就不再需要。因此，在蚀刻或者离子注入之后，进行用于除去该晶片上已不再需要的抗蚀剂的处理。 
作为抗蚀剂除去处理的方式，具有将多张基板汇总进行处理的批次式、和对基板一张一张地进行处理的单张式。一直以来，批次式为主流。但是，由于批次式需要能够收容多张基板的很大的处理槽，还有，作为处理对象的基板有大型化的趋势，因此不需要这种很大的处理槽的单张式被重视起来。 
在单张式的蚀刻剂除去处理中，例如晶片围绕与其中心垂直的旋转轴线以一定的旋转速度进行旋转，同时向该晶片表面的中央部供给作为硫酸和双氧水的混合液的SPM(sulfuric acid/hydrogen peroxide mixture：硫酸双氧水)。供给到晶片的表面的SPM承受晶片的旋转带来的离心力，在晶片的表面上从中央部向周缘流动，快速遍布晶片的整个表面区域。形成在晶片的表面的抗蚀剂，通过SPM所包含的过一硫酸(过氧硫酸)的强氧化力而从晶片的表面被剥离除去。而且，从晶片的表面除去抗蚀剂后，向晶片的表面供给纯水，来冲洗附着在该晶片上的SPM。然后，通过使晶片高速旋转来进行干燥，从而结束一系列的抗蚀剂除去处理。 
但是，当本申请的发明人用粒子计数器检查抗蚀剂除去处理结束之后的 附着在晶片的表面的粒子的数量时，判断出在处理刚结束之后，几乎没有计数出粒子，但是若从处理结束经过几个小时，则计数出几万个以上的粒子。 
发明内容
因此，本发明的目的在于提供一种从处理结束开始即使经过了很长时间也不用担心在基板的表面产生作为粒子计数器的计数对象的粒子的抗蚀剂除去方法以及抗蚀剂除去装置。 
本发明的一个方面的抗蚀剂除去方法包括：硫酸双氧水供给工序，用于向基板的表面供给硫酸和双氧水，而从该基板的表面除去抗蚀剂；双氧水供给工序，用于在上述硫酸双氧水供给工序之后，向基板的表面供给双氧水，从而从基板的表面冲走并排除由上述硫酸双氧水供给工序所供给的硫酸以及双氧水。 
在此方法中，向基板的表面供给硫酸以及双氧水，除去形成在基板的表面上的抗蚀剂。然后，向除去该抗蚀剂的基板的表面供给双氧水。 
在向基板的表面供给作为硫酸以及双氧水的混合液的SPM，从基板的表面除去了抗蚀剂之后，从除去了该抗蚀剂的基板的表面用纯水冲洗SPM的方法中，当从处理结束后经过几个小时时，在基板的表面产生成为粒子计数器的计数对象的粒子。该粒子产生的原因被认为是因为在处理后的基板的表面残留有硫酸。为除去抗蚀剂，通常使用浓硫酸(浓度为96％以上的硫酸)。由于该浓硫酸的粘度很高，所以即使在除去抗蚀剂后用纯水清洗基板的表面，包含在SPM中的保持与双氧水未反应的状态的浓硫酸残留在基板的表面。而且被认为是在处理结束后，由于该浓硫酸吸收空气中的水分而膨胀，从而在基板的表面产生成为粒子计数器的计数对象的粒径的粒子。 
除去抗蚀剂后，通过向该基板的表面供给双氧水而非纯水，而使附着在基板的表面的硫酸与双氧水进行反应(H2SO4+H2O2→H2SO5+H2O)，而能够变为过一硫酸。过一硫酸由于粘度低(由于流动性高)，所以通过向基板的表面供给的双氧水而能够容易地被冲走、排除。由此，不用担心在处理后的基板的表面残留硫酸，并且从处理结束开始即使经过了很长时间，也不会在基板的表面产生成为粒子计数器的计数对象的粒子。 
优选地，上述硫酸双氧水供给工序是从混合液喷嘴对基板的表面供给作 为硫酸和双氧水的混合液的SPM的工序；上述双氧水供给工序是从上述混合液喷嘴对基板的表面供给双氧水的工序。 
在硫酸双氧水供给工序中，从混合液喷嘴向基板的表面供给SPM之后，在双氧水供给工序中，从该混合液喷嘴向基板的表面供给双氧水。由此，双氧水供给工序开始以后，残留在混合液喷嘴内的SPM与双氧水一起从混合液喷嘴被喷出。然后，随着双氧水供给工序的进行，从混合液喷嘴喷出的液体所包含的SPM的量减少，最终从混合液喷嘴只喷出双氧水。 
SPM，例如通过混合温度调节至80℃的高温的硫酸和室温左右(约25℃)的双氧水来作成。当硫酸和双氧水反应时，由于产生很大的反应热，所以在基板的表面上，SPM的液温比硫酸的液温高，上升至130～150℃。由此，对基板的表面供给SPM结束之后(硫酸双氧水供给工序结束后)，当向因供给SPM而变为高温的基板的表面供给低温的纯水时，基板的表面温度急剧下降，有使形成在基板的表面的图案等受到热震的情况。该热震被认为是图案被破坏的原因之一。 
在双氧水供给工序中，通过从混合液喷嘴向基板的表面供给双氧水，从而在该双氧水供给工序的初期，随着从混合液喷嘴喷出的液体中的SPM的量的减少，其液温降低。由此，能够防止使形成于基板的表面的图案等受到热震。从而，能够抑制由于热震引起的图案破坏的发生。 
此外，上述硫酸双氧水供给工序也可以是从混合液喷嘴对基板的表面供给硫酸和双氧水的混合液的工序；上述双氧水供给工序也可以是从双氧水喷嘴对基板的表面供给双氧水的工序。即，也可以在双氧水供给工序中，使与在硫酸双氧水供给工序所使用的混合液喷嘴不同的双氧水喷嘴，对基板的表面供给双氧水。 
另外，本发明的另一个方面的抗蚀剂除去装置，包括：保持基板的基板保持机构；硫酸供给机构，用于向被保持于上述基板保持机构的基板的表面供给硫酸；双氧水供给机构，用于向被保持于上述基板保持机构的基板的表面供给双氧水；控制单元，用于控制上述硫酸供给机构以及上述双氧水供给机构，使硫酸以及双氧水供给到被保持于上述基板保持机构的基板的表面，从该基板的表面除去抗蚀剂之后，使双氧水供给到该基板的表面，从而从已除去了该抗蚀剂的该基板的表面冲走并排除硫酸以及双氧水。 
在该抗蚀剂除去装置中，能够实现上述的抗蚀剂除去方法。 
优选地，上述抗蚀剂除去装置包含混合液喷嘴，该混合液喷嘴使由上述硫酸供给机构供给的硫酸以及由上述双氧水供给机构供给的双氧水，向被保持于上述基板保持机构的基板的表面喷出。而且，优选地，在从上述混合液喷嘴向基板的表面供给作为硫酸以及双氧水的混合液的SPM，从基板的表面除去了抗蚀剂之后，从该混合液喷嘴向基板的表面供给双氧水。 
这时，在向除去了抗蚀剂之后的基板的表面供给双氧水的工序的初期，随着从混合液喷嘴喷出的液体中的硫酸双氧水的量的减少，其液温下降。由此能够防止形成在基板的表面的图案等受到热震。由此，能够抑制由于热震引起图案破坏的发生。 
此外，并不限于此，上述抗蚀剂除去装置也可以包括：第二双氧水供给机构，其用于向被保持于上述基板保持机构的基板的表面供给双氧水；双氧水喷嘴，其将由上述第二双氧水供给机构供给的双氧水，向被保持于上述基板保持机构的基板的表面喷出。 
此外，优选地，上述抗蚀剂除去装置包括混合阀，其用于使由上述硫酸供给机构供给的硫酸和由上述双氧水供给机构供给的双氧水进行混合，而作成SPM。而且优选地，包括有配管和搅拌流通管，该配管被连接在上述混合阀和上述混合液喷嘴之间，该搅拌流通管安装在上述配管的中间部，用于搅拌在上述混合阀作成的SPM。 
在搅拌流通管中，通过搅拌SPM来促进硫酸和双氧水的化学反应。由此，SPM中的硫酸和双氧水充分反应，能够得到包含更大量的过一硫酸的高温的SPM。 
另外，本发明提供一种抗蚀剂除去方法，其特征在于，包括：搅拌工序，用于搅拌硫酸和双氧水的混合液；硫酸双氧水供给工序，用于从混合液喷嘴对基板的表面供给搅拌后的混合液，从而从该基板的表面除去抗蚀剂；双氧水供给工序，用于在上述硫酸双氧水供给工序之后，从混双氧水嘴对基板的表面供给双氧水，从基板的表面冲走并排除在上述硫酸双氧水供给工序中供给的硫酸以及双氧水。 
另外，本发明提供一种抗蚀剂除去装置，其特征在于，包括：保持基板的基板保持机构；硫酸供给机构，其用于向被保持于上述基板保持机构的基 板的表面供给硫酸；第一双氧水供给机构，其用于向被保持于上述基板保持机构的基板的表面供给双氧水；第二双氧水供给机构，其用于向被保持于上述基板保持机构的基板的表面供给双氧水；混合液喷嘴，其用于将由上述硫酸供给机构供给的硫酸以及由上述第一双氧水供给机构供给的双氧水，向被保持于上述基板保持机构的基板的表面喷出；双氧水喷嘴，其用于将由上述第二双氧水供给机构供给的双氧水向被保持于上述基板保持机构的基板的表面喷出；控制单元，其用于控制上述硫酸供给机构、上述第一双氧水供给机构以及上述第二双氧水供给机构，使硫酸和双氧水的混合液从上述混合液喷嘴供给到被保持于上述基板保持机构的基板的表面，从该基板的表面除去抗蚀剂之后，使双氧水从上述双氧水喷嘴供给到该基板的表面，从而从已除去了该抗蚀剂的该基板的表面冲走并排除硫酸以及双氧水。 
本发明中的上述的、或者其他的目的、特征以及效果，参照附图通过下述的实施方式的说明能够进一步理解。 
附图说明
图1是示意地表示本发明的一实施方式的抗蚀剂除去装置的结构的图。 
图2是用于说明图1所示的抗蚀剂除去装置中的抗蚀剂除去处理的图。 
图3是示意地表示本发明的其他的实施方式(设置了双氧水供给用的喷嘴的方式)的抗蚀剂除去装置的结构的图。 
具体实施方式
图1是示意地表示本发明的一实施方式的抗蚀剂除去装置的结构的图。 
该抗蚀剂除去装置是用于进行从作为基板的一例的硅半导体晶片W(以下，简称为“晶片W”)的表面除去抗蚀剂的处理(抗蚀剂除去处理)的单张式装置。该抗蚀剂除去装置具有：旋转卡盘1，其用于使晶片W大致水平地保持并使之旋转；喷嘴2，其用于向被保持于该旋转卡盘1的晶片W的表面供给作为硫酸和双氧水的混合液的SPM(sulfuric acid/hydrogen peroxidemixture：硫酸双氧水)；容器状的杯3，其用于收容旋转卡盘1，接收从晶片W流下或者飞溅的SPM等。 
旋转卡盘1例如通过多个夹持构件4夹持晶片W，而能够使晶片W以大致水平的姿势保持。进而，旋转卡盘1通过在保持晶片W的状态下围绕大致铅直的轴线旋转，从而能够使该晶片W在保持大致水平的姿势不变的状态下进行旋转。 
此外，作为旋转卡盘1，不限于这种结构，例如也可以采用真空吸附式的真空卡盘。真空卡盘通过真空吸附晶片W的下表面而能够将晶片W以大致水平的姿势保持。而且，真空卡盘通过在保持晶片W的状态下围绕大致铅直的轴线旋转，从而能够使该晶片W在保持大致水平的姿势不变的状态下进行旋转。 
喷嘴2被安装在设置于旋转卡盘1的上方的臂5的前端。臂5被在杯3的侧方大致铅直延伸的支承轴6支承，从该支承轴6的上端部大致水平地延伸。支承轴6以围绕其中心轴线可旋转的方式设置。通过使支承轴6旋转，而能够使喷嘴2配置在被保持于旋转卡盘1的晶片W的上方，或者配置在设定于杯3外侧的待机位置。还有，通过使支承轴6在规定的角度范围内往复旋转，从而能够在被保持于旋转卡盘1的晶片W的上方使臂5摇动。而且，随着该臂5的摇动，在被保持于旋转卡盘1的晶片W的表面上，能够扫描(移动)来自喷嘴2的SPM的供给位置。 
在喷嘴2连接有从混合阀7延伸的SPM供给配管8的前端。 
在混合阀7连接有硫酸供给配管9以及双氧水供给配管10。在硫酸供给配管9从未图示的硫酸供给源供给温度调节至规定温度(例如80℃以上)的 硫酸。在硫酸供给配管9的中间部安装有用于控制向混合阀7供给硫酸以及停止供给的硫酸阀11。另外，在双氧水供给配管10从未图示的双氧水供给源供给室温(约25℃)左右的双氧水。在双氧水供给配管10的中间部安装有用于控制向混合阀7供给双氧水以及停止供给的双氧水阀12。 
硫酸阀11以及双氧水阀12通过包含微型计算机的结构的控制部13来控制开闭。当通过该控制部13的控制，硫酸阀11以及双氧水阀12被打开时，将供给到硫酸供给配管9的硫酸和供给到双氧水供给配管10的双氧水，以例如硫酸：双氧水＝1：0.5的混合比(流量比)流入到混合阀7进行混合。当硫酸和双氧水被混合时，硫酸和双氧水发生化学反应(H2SO4+H2O2→H2SO5+H2O)。通过这时产生的反应热，硫酸以及双氧水的混合液(SPM)的温度上升至硫酸的液温以上。还有，当硫酸阀11被关闭，仅打开双氧水阀12时，从双氧水供给配管10向混合阀7仅供给双氧水。 
在SPM供给配管8的中间部，安装有用于搅拌从混合阀7流出的硫酸以及双氧水的混合液的搅拌流通管14。 
搅拌流通管14是在管构件内，将由分别以液体流通方向为轴而施加了大致180度的扭曲的长方形板状体构成的多个搅拌叶片，按照使以沿液体流通方向的管中心轴为中心的旋转角度每90度而相互不同的方式配置的结构，例如，能够使用则武股份有限公司和阿德旺斯电气工业株式会社(株式会社ノリタケカンパニ—リミテド·アドバンス電気工業株式会社)制造的商品名为“MX系列：内嵌搅拌器(インラインミキサ—)”的装置。 
在搅拌流通管14中，通过搅拌SPM来促进SPM中的硫酸和双氧水的化学反应。由此，硫酸与双氧水充分反应，生成更大量的过一硫酸(H2SO5：过氧硫酸)。还有，SPM升温至更高温度。该包含大量过一硫酸的高温的SPM从搅拌流通管14经由SPM供给配管8向喷嘴2供给，从喷嘴2供给到被保持于旋转卡盘1的晶片W的表面(上表面)。SPM在流经搅拌流通管14之后进一步升温，在晶片W的表面达到130～150℃。 
图2是用于说明该抗蚀剂除去装置中的抗蚀剂除去处理的图。 
在抗蚀剂除去处理时，通过搬送机械手(未图示)，将晶片W搬入到抗蚀剂除去装置。晶片W从搬送机械手被交接到旋转卡盘1，在表面朝向上方的状态下被保持在旋转卡盘1上。
当晶片W被保持在旋转卡盘1上时，首先，开始基于旋转卡盘1进行晶片W的旋转，晶片W以规定的旋转速度(例如，800rpm)进行旋转。另外，使臂5回转，喷嘴2从被设定在杯3的外部的待机位置移动到被保持在旋转卡盘1上的晶片W的上方。而且，硫酸阀11以及双氧水阀12被打开，SPM从喷嘴2向晶片W的表面被供给(SPM供给工序)。 
在SPM从喷嘴2向晶片W的表面被供给的期间，臂5在规定的角度范围内反复进行摇动。通过该臂5的摇动，晶片W的表面上的SPM的供给位置，在从晶片W的旋转中心到晶片W的周缘部的范围内，在描绘圆弧状的轨迹的同时反复被扫描。供给到了晶片W的表面的SPM受到晶片W的旋转带来的离心力，从其供给位置向晶片W的周缘，在晶片W的表面上扩散并流动。由此，SPM均匀遍布晶片W的整个表面区域，形成于晶片W的表面的抗蚀剂通过SPM所包含的过一硫酸的强氧化性被剥离除去。 
当从SPM的供给开始经过规定时间(例如，60秒钟)时，在保持双氧水阀12打开不变的状态下，仅关闭硫酸阀11。由此，向混合阀7仅供给来自双氧水供给配管10的双氧水。通过双氧水而将残留在混合阀7、SPM供给配管8以及搅拌流通管14内的SPM送到喷嘴2。由此，刚关闭硫酸阀11之后，从喷嘴2喷出从双氧水供给配管10供给的双氧水的同时，喷出残留在混合阀7、SPM供给配管8、搅拌流通管14以及喷嘴2内的SPM。然后，随着该双氧水供给工序(H2O2供给工序)的进行，从喷嘴2喷出的液体所包含的SPM的量降低，最终(当关闭硫酸阀11之后经过5秒钟左右时)从喷嘴2仅喷出双氧水。 
在该双氧水供给工序中，由旋转卡盘1旋转晶片W以及臂5的摇动也在继续。因此，晶片W的表面上的双氧水的供给位置，在从晶片W的旋转中心到晶片W的周缘部的范围内、在描绘圆弧状的轨迹的同时反复被扫描。而且，供给到了晶片W的表面的双氧水受到晶片W的旋转带来的离心力，从该供给位置向晶片W的周缘，在晶片W的表面上扩散并流动。由此，双氧水均匀遍布晶片W的整个表面区域，将附着在晶片W的表面的SPM置换为双氧水。 
当关闭硫酸阀11之后经过规定时间(例如，10秒钟)，从晶片W的表面排除SPM时，关闭双氧水阀12，停止从喷嘴2向晶片W的表面供给双氧 水。而且，使臂5回转，而将喷嘴2返回到设定于杯3外部的待机位置。 
其后，继续晶片W的旋转不变，并向该旋转的晶片W的表面供给DIW(deionized water：脱离子水)。向晶片W的表面上供给的DIW受到晶片W的旋转带来的离心力，在晶片W的表面上从中央部向周缘流动。由此，使DIW遍布晶片W的整个表面区域，通过DIM来冲洗附着在晶片W的表面的双氧水(DIW冲洗)。 
当对该晶片W的表面的DIW的供给持续在规定时间(例如30.5秒钟)内进行后，停止该DIW的供给。而且，将由旋转卡盘1带来的晶片W的旋转速度上升到规定的高旋转速度(例如，2500rpm)。由此，附着在晶片W的DIW因离心力被甩开，晶片W被干燥。当提高晶片W的旋转速度之后经过了规定时间(例如，2.5秒钟)时，停止由旋转卡盘1带来的晶片W的旋转。其后，通过搬送机械手搬出处理过的晶片W。 
如上所述，根据该实施方式，向晶片W供给SPM，除去形成在晶片W的表面的抗蚀剂。然后，向除去了该抗蚀剂的晶片W的表面供给双氧水。 
在从晶片W的表面除去抗蚀剂之后，通过向该晶片W的表面供给双氧水而非纯水，而使附着在晶片W的表面的硫酸与双氧水进行化学反应，而能够变为比硫酸粘度低(流动性高)的过一硫酸。通过双氧水容易地冲走该过一硫酸，从而能够从晶片W的表面排除。由此，不会在处理后的晶片W的表面残留硫酸，即使处理结束之后经过较长时间，也不会在晶片W的表面产生作为粒子计数器的计数对象的粒子。 
还有，在开始双氧水供给工序后，从喷嘴2喷出从双氧水供给配管10供给的双氧水的同时，喷出残留在混合阀7、SPM供给配管8、搅拌流通管14以及喷嘴2内的SPM。而且。随着双氧水供给工序的进行，在从喷嘴2喷出的液体中所包含的SPM的量减少，伴随此，从喷嘴2喷出的液体的液温降低。由此，能够防止晶片W的表面温度的急剧变化，并能够防止对形成在晶片W的表面的图案等给与热震。由此，能够抑制由于热震引起的图案破坏的发生。 
此外，这样，由于能够缓和对晶片W的表面的双氧水的供给带来的热震，所以优选地，在双氧水供给工序中，向晶片W的表面供给的双氧水从喷嘴2喷出。但是，如图3所示，也可以与喷嘴2不同而另外设置双氧水喷 嘴15，从该双氧水喷嘴15向晶片W的表面供给双氧水。这时，在用于向双氧水喷嘴15供给双氧水的配管16的中间部安装有阀17，通过控制部13，控制该阀17的开闭即可。 
还有，在该实施方式中，作为基板的一例而采用晶片W，但是作为处理的对象的基板，不限于晶片W，也可以是液晶显示装置用玻璃基板、等离子显示器用玻璃基板、FED(Field Emission Display：场发射显示器)用玻璃基板、光盘用基板、磁盘用基板、光磁盘用基板或者光掩模用基板。 
上面对本发明的实施方式进行了详细地说明，但是这些不过是为了理解本发明的技术内容而使用的具体例而已，本发明不应限定于这些具体例进行解释，本发明的精神以及范围仅由权利要求的范围来进行限定。 
本申请与2005年8月26日在日本专利局提交的JP特愿2005—246373号对应，该申请的全部公开内容在此通过引用而组合到一起。

Claims (4)

1.一种抗蚀剂除去方法，其特征在于，包括：
搅拌工序，用于搅拌硫酸和双氧水的混合液；
硫酸双氧水供给工序，用于从混合液喷嘴对基板的表面供给搅拌后的混合液，从而从该基板的表面除去抗蚀剂；
双氧水供给工序，用于在上述硫酸双氧水供给工序之后，从混双氧水嘴对基板的表面供给双氧水，从基板的表面冲走并排除在上述硫酸双氧水供给工序中供给的硫酸以及双氧水。
2.一种抗蚀剂除去装置，其特征在于，包括：
保持基板的基板保持机构；
硫酸供给机构，其用于向被保持于上述基板保持机构的基板的表面供给硫酸；
第一双氧水供给机构，其用于向被保持于上述基板保持机构的基板的表面供给双氧水；
第二双氧水供给机构，其用于向被保持于上述基板保持机构的基板的表面供给双氧水；
混合液喷嘴，其用于将由上述硫酸供给机构供给的硫酸以及由上述第一双氧水供给机构供给的双氧水，向被保持于上述基板保持机构的基板的表面喷出；
双氧水喷嘴，其用于将由上述第二双氧水供给机构供给的双氧水向被保持于上述基板保持机构的基板的表面喷出；
控制单元，其用于控制上述硫酸供给机构、上述第一双氧水供给机构以及上述第二双氧水供给机构，使硫酸和双氧水的混合液从上述混合液喷嘴供给到被保持于上述基板保持机构的基板的表面，从该基板的表面除去抗蚀剂之后，使双氧水从上述双氧水喷嘴供给到该基板的表面，从而从已除去了该抗蚀剂的该基板的表面冲走并排除硫酸以及双氧水。
3.如权利要求2所记载的抗蚀剂除去装置，其特征在于，包含有混合阀，该混合阀用于使由上述硫酸供给机构供给的硫酸以及由上述双氧水供给机构供给的双氧水混合，作成硫酸和双氧水的混合液。
4.如权利要求3所记载的抗蚀剂除去装置，其特征在于，包括：
配管，其被连接在上述混合阀和上述混合液喷嘴之间；
搅拌流通管，其被安装在上述配管的中间部，用于搅拌由上述混合阀作成的混合液。
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