CN101189060A - 用于处理流体以减少微泡的方法和装置 - Google Patents

Abstract

本发明的各种形式包括方法，其用于减少由热交换装置或质量交换装置进行处理的液体中的微泡。可通过利用液体排除缝隙和表面中的气体来对交换装置进行调整。方法可被用来制备微泡数降低的液体。

Description

用于处理流体以减少微泡的方法和装置

与相关申请的交叉引用

本发明要求享有如下在先申请的优先权：于2005年4月25日提交的第60/674594号美国临时专利申请，其发明人为Aiwen Wu和Joseph Zahka，其名称为“用于处理流体以减少微泡的方法和装置”，该在先申请的全部内容被结合到本申请中作为参考。

背景技术

与颗粒一样，气泡也会在半导体晶片表面上造成点缺陷。在光蚀刻等工艺过程中，气泡会在涂敷层中造成问题，例如可起到透镜的作用，该透镜可对光线进行聚焦，因而，相对于气泡的尺寸，缺陷得到了放大。通过过滤操作可有效地去除掉液体中的颗粒。但是，消除液体中的微泡却特别困难。

当溶解到液体中的气体集结起来而在表面上形成气泡时，就可由一些表面形成微泡。由于小气泡中的压力可以非常高，所以不太可能自发地形成气泡(这样的说法并无严格的理论支持)。在气泡的曲率半径相对较大-从而气泡中压力相对较低的表面上，可能产生气泡或气泡可能长大。当液体中压力下降、从而气体从溶液中析出时，会在表面上形成气泡。如果流体中的气体未饱和，不会产生气泡。如果系统的压降不大，也不容易产生气泡。

发明内容

本发明实施方式中用于减少液体中微泡的方法包括减少气泡集结地点的措施。一种用于对与液体相接触的表面进行处理的措施包括交换装置壳体、薄膜表面、以及管壁。可利用液体将表面浸湿，或者可减少表面上形成的表面裂纹数或使得表面上基本上不带有表面裂纹。表面与液体相互作用的浸润特性使得液体可将表面涂覆，并排出表面上的气穴。如果在装置表面的缝隙中存留有空气，流体的浸润特性使得液体可流入到裂纹中。液体可对裂纹中的气体施加压力。按照Henry定律，压力越高，可溶解到液体中的气体越多。

本发明的一种实施方式是一种设备，其包括交换装置，该装置具有一个或多个用于实现微泡集结和/或微泡捕集的表面特征。交换装置包括位于壳体中的交换表面，且壳体可具有一个或多个进口和出口，这些出口或进口是为交换装置所使用或所处理的各种流体而设置的。在某些实施方式中，壳体可包括液体进口和液体出口，可选地是，壳体还可包括其它的流体端口-例如排流孔或排出口。产生出由交换装置处理的流体的设备还可包括导管，以将处理后的液体提供给基底。

设备还包括由交换装置处理的液体，此条件下，液体与交换装置的表面特征相接触。液体与设备中交换装置表面特征的接触或在表面特征上的分布可减少来自于交换装置表面特征的液体中的微泡量，并将微泡量减小为小于这样的数量：在液体不与交换装置的表面特征相接触的情况下，来自于交换装置表面特征的液体中的微泡量。

在该设备的某些实施方式中，液体与交换装置表面特征的接触将气体从交换装置的表面特征上排出。在设备的某些实施方式中，液体与交换装置表面特征的接触使得捕集或位于交换装置表面特征中的气体溶解到液体中。在某些实施方式中，液体与表面特征的接触包括排出与溶解的组合。

本发明的一种实施方式在于一种方法，其可包括步骤：使交换装置一个或多个用于气泡集结和/或捕集的表面特征与液体接触，以使得液体与交换装置的接触或在交换装置上的分布能减小或降低由接触交换装置表面特征的液体所引起的微泡颗粒计数。接触作用减少了微泡颗粒的计数，使得该计数小于这样的数值：在液体不与交换装置表面特征相接触的情况下所达到的微泡计数。在某些实施方式中，接触作用包括效果：利用液体将气体从交换装置的表面特征上排出。在其它一些实施方式中，接触作用包括效果：将来自于交换装置表面特征的气体溶解到液体中。在某些实施方式中，液体与表面特征的接触作用包括排出与溶解的组合作用。

该方法还包括或包含液体与交换装置之间的质量交换、能量交换或能量-质量组合形式的交换。例如，交换装置可以是过滤器，其将颗粒、凝胶体、或离子性污染物从液体中清除出去。交换装置可以是中空管热交换器，其向液体加热和/或从液体去除热。交换装置可包括串联的过滤器和热交换器，以便于去除颗粒、可滤去材料、和/或含有离子的材料，并能对液体进行加热或吸热，以便于在将处理后的液体涂敷或分布到一个或多个基底上之前对液体进行调整。

使液体与交换装置的表面特征相接触的步骤可包括操作：对与交换装置的表面相接触的液体进行加压，以将交换装置表面特征中的气体排到或溶解到液体中。

本发明的一种实施方式在于一种方法，其包括操作：将壳体中多孔或多微孔薄膜上具有气泡集结作用和/或气泡捕集作用的一个或多个表面特征与用来处理晶片的液体相接触，且接触方式降低了多孔薄膜的表面特征引入到液体中的微泡颗粒的计数。微泡的计数小于液体不与多孔薄膜的表面特征相接触情况下的计数。该方法还可包括对液体的过滤操作。

在某些实施方式中，接触操作包括作用：将气体从多孔薄膜的表面特征上排挤掉。在其它一些实施方式中，接触操作包括作用：使气体从多孔薄膜的表面特征溶解到液体中。

该方法可被用于对包括有机溶剂或表面活性剂的液体进行处理。该方法可被用来处理光蚀刻过程所用的液体-例如抗反射涂层(顶涂层和底部涂层)、光致抗蚀剂、或显影剂。

用于减少气泡集结地点的一种方法在于：利用流体来填充空穴。可通过利用流体充满空穴或通过利用液体将空穴中的空气排挤掉来完成该操作。例如，如果过滤器等的交换装置受到减压处理，以将气体从装置中或薄膜的缝隙中去除掉，然后，再用液体对其进行填充，液体可能进入到薄膜的缝隙中。在另外的实例中，可对流体进行加压，并将液体推入到装置上捕集了气体的缝隙中。这些方法和处理操作可被单独地使用或组合使用。还可与其它方法配合起来使用这些操作，以减少或排挤装置表面和缝隙中捕集的气体，其它的方法例如是(但不限于)：将薄膜与溶剂蒸气相接触、或使装置与脱气溶剂接触。作为这些处理操作的结果，与交换装置表面相接触的液体中的微泡含量得以降低，或者液体中的微泡基本上被消除掉了。消除微泡能减少设备停工以进行维护所需的时间。在某些情况下，可改变带有交换装置(例如具有颗粒过滤器的流体泵)的设备的启动过程，以减少泵所输送流体的除气作用或形成微泡的能力。将气体从与交换装置表面相接触的液体中排挤出就能允许使用现有的泵和过滤技术来对泵的操作进行优化。

本发明的各种形式包括方法和设备，它们用于减少由热量或质量交换过程所处理的液体中的微泡。在某些实施方式中，液体可被作特性化处理，以成为这样的液体：其表面能不同于交换装置的表面能，这就导致气泡或微泡在液体中的集结作用不同于在交换装置表面特征上的集结作用。液体的实例可包括(但不限于)：光化学剂、有机溶剂、反应剂、以及涂层合成物，其中的涂层合成物包括有机溶剂、用于清洁并涂敷基底的反应剂(还可包括表面活性剂)。本发明的方法和设备可被用来处理光蚀刻过程中所用的液体-例如抗反射涂层、光致抗蚀剂、或显影剂。利用热量交换、质量交换或热量-质量的组合交换对液体进行的处理可包括(但不限于)：使液体与诸如多孔薄膜、中空纤维、横隔膜、管路等结构和/或这些元件的组合结构以及其它一些结构。在一种实施方式中，在过滤器或其它具有大表面积的、且与液体接触的结构被液体浸润之后，通过对其进行加压，来减少过滤器或大表面积结构中的微泡，或将这些微泡转移到液体中，其中的大表面积结构例如是热交换装置，且液体是由过滤器或大表面积装置进行处理。在另一实施方式中，在由液体浸润之前，过滤器壳体、薄膜、或其它大表面积结构中的部分气体被去除掉。

本发明的各种形式包括制得的组合物，这些组合物的液体中的微泡量由一些装置处理后而降低，其中的装置是热交换装置、过滤器等质量交换装置、以及具有用于对液体中的气泡提供集结作用的表面的其它装置。经过处理的、且微泡量降低的或基本上不带有微泡的液体组合物的实例可包括(但不限于)：光化学剂、有机溶剂、反应剂、以及涂层合成物，其中的涂层合成物包括有机溶剂、用于清洁并涂敷基底的反应剂(还可包括表面活性剂)。

在一种实施方式，在过滤器或其它具有大表面积的、且处理或输送液体的结构被液体浸润之后，通过对其进行加压，来减少过滤器或大表面积结构中的微泡，或将这些微泡从装置表面转移到液体中，其中液体是由过滤器或大表面积装置进行处理的。在另一实施方式中，在由液体浸润之前，过滤器壳体和薄膜、或其它大表面积结构中的部分气体被去除掉；可选地是，在被液体浸润之后，可对液体进行加压。在另一实施方式中，利用在所处理液体中具有高溶解度的气体或蒸气来置换过滤器壳体和薄膜或其它大表面积结构中的气体，可选地是，可对与结构接触的液体进行加压。

组合物的一种实施方式可包括由孔眼规格为0.05微米或更小尺寸的过滤器过滤后的、一定体积的液体，该组合物的特征在于：每一毫升流体中所含的颗粒计数小于1，其中的颗粒尺寸约大于0.2微米的颗粒。该组合物还可包括与液体接触的基底，且该基底可包括铜、硅、铝、或二氧化硅。组合物液体可包括有机溶剂、表面活化剂、分散开的聚合物、可溶性聚合物、涂层合成物、用在光蚀刻过程中的合成物、以及其它液体。

一种实施方式是一种方法，其包括操作：将气体从壳体中多孔薄膜中排挤出去，并用液体覆盖该多孔薄膜。该方法还可包括操作：利用多孔薄膜对液体进行过滤、或者将由多孔薄膜过滤后的液体散布到基底上。该方法还包括操作：对覆盖多孔薄膜的液体加压。该方法可包括操作：将由孔眼尺寸规格为0.05微米或更小尺寸的多孔薄膜过滤后的液体涂敷到基底上，液体的特征在于：每一毫升所涂敷液体中所含的颗粒计数小于1，所述颗粒尺寸约大于0.2微米。

设备的一种实施方式可包括带有液体的壳体中的、孔眼尺寸规格为0.05微米或更小尺寸的多孔薄膜，其中，由该多孔薄膜过滤的液体的特征在于：每一毫升过滤后液体中所含的尺寸大于0.2微米的颗粒计数小于1。设备还可包括出口，其类似于喷嘴或具有合适形状的其它管体，以便于将过滤后的液体输送给基底。

本发明的一种实施方式是一种套件，其带有过滤器或热交换器等的处理装置，该套件可被单独使用，或作为大型设备的组成部分，用于制备经处理的液体。在一种实施方式中，利用孔眼尺寸规格为0.05微米或更小尺寸的过滤器，液体的特征在于：每一毫升过滤后液体中所含的颗粒计数小于1，且该颗粒尺寸大于0.2微米。套件可包括处理装置和指令或方法，其中的指令或方法用于对处理装置的安装进行指示，以减少来自于交换装置表面的微泡计数。处理装置可被安装在设备或导管中，用于将气体从处理装置上排除掉，并用液体将处理装置浸湿。

组合物的另一实施方式可包括由位于壳体中的交换装置处理的液体。交换装置可以是(但不限于)多孔薄膜、中空纤维、或与壳体中液体接触的其它表面。壳体和接触表面中的气体被液体排挤掉，从而，经过热量交换或质量交换、且由装置中薄膜处理后的每毫升液体中的颗粒计数小于1。组合物的一种实施方式可包括由壳体中孔眼规格为0.05微米或更小尺寸的多孔薄膜过滤后的液体，薄膜和壳体中的气体被液体排挤掉，从而使得由孔眼规格为0.05微米或更小尺寸的微孔薄膜过滤后的每毫升液体中的颗粒计数小于1，其中，液体中的颗粒计数的尺寸大于0.2微米。壳体和薄膜中的液体可受到外部压力的作用。被处理的液体可包括(但不限于)光化学剂、有机溶剂、反应剂、以及涂层合成物，其中的涂层合成物包括有机溶剂、用于清洁并涂敷基底的反应剂(还可包括表面活性剂)。组合物还可包括基底，处理后的液体被涂敷或分布到该基底上。

从下文的详细描述、后附的权利要求、以及附图可更好地理解这些内容以及本发明的其它特征、方面、以及优点。

附图说明

图1中的示意图表示了质量交换装置的一种非限定性实例，该交换装置是位于壳体中的多孔薄膜。交换装置是一种设备的组成部件，该设备被用来将一定体积的处理后的流体输送到基底上。对于由薄膜过滤后的液体而言，每毫升液体中所含颗粒的计数小于1，且液体中计数颗粒的尺寸大于0.2微米。

图2表示了关于颗粒计数的实验数据，这些数据表现了本发明组合物和方法的特征，其中的方法用于使得由薄膜过滤后的每毫升液体中的颗粒计数小于1，此处液体中计数颗粒的尺寸大于0.2微米。该图线表示了0.05微米规格的UPE过滤器的颗粒性能，图线表示了对于不同液体、不同交换处理方式的情况下、颗粒数(大于0.2微米)/毫升与时间之间的关系，其中的交换处理方式例如是浸湿或加压。

图3表示了关于颗粒计数的实验数据，这些数据表现了本发明组合物和方法的特征，其中的方法用于使得由薄膜处理后的每毫升液体中的颗粒计数小于1，此处计数颗粒的尺寸大于0.2微米。该图线表示了0.05微米规格的UPE过滤器的颗粒性能，图线表示了对于不同液体、不同交换处理方式的情况下、颗粒数(大于0.2微米)/毫升与液体分布体积之间的关系。

图4表示了关于颗粒计数的实验数据，这些数据表现了本发明组合物和方法的特征，其中的方法用于使得由薄膜处理后的每毫升液体中的颗粒计数小于1，此处计数颗粒的尺寸大于0.2微米。该图线表示了0.01微米规格的UPE过滤器的颗粒性能，图线表示了对于不同液体、不同交换处理方式的情况下、颗粒数(大于0.2微米)/毫升与时间之间的关系。

图5表示了关于颗粒计数的实验数据，这些数据表现了本发明组合物和方法的特征，其中的方法用于使得由薄膜处理后的每毫升液体中的颗粒计数小于1，此处计数颗粒的尺寸大于0.2微米。该图线表示了0.01微米规格的UPE过滤器的颗粒性能，图线表示了对于不同液体、不同交换处理方式的情况下、颗粒数(大于0.2微米)/毫升与液体分布体积之间的关系。

具体实施方式

在对本发明的组合物和方法进行描述之前，应当指出的是：它们并不限于文中所述的具体组合物、方法、或方案，因为文中所述的内容是可以改变的。还可理解的是：描述中所用的术语仅是为了对特定的形式或实施方式进行描述，无意于对本发明的范围进行限定，本发明的范围仅能由后附的权利要求书限定。

需要指出的是：在说明书和附带的权利要求书中，单数形式的“一”、和“该”包括多项指代的情况-除非另外用文字明确指出。因而，例如用语“微泡”是一个或多个微泡的指代，也指代本领域技术人员公知的等效含义，如此等等。除非另有定义，文中所用的全部技术、科学术语的含义与本领域普通技术人员理解的常用含义都是完全相同的。与文中所用方法和材料类似或等同的方法和材料可被用来实践或测试所公开的实施方式，下面将介绍图示的方法、装置和材料。

“可选的”或“可选地”意味着后面描述的事件或情形可以发生或者不会发生，且该描述包括事件发生了的情况和事件没有发生的情况。

在减少或防止在由装置所调整的液体中形成微泡是有利情况的场合中，可采用本发明的方法或操作，用于将气体从液体调整装置中排除出去，其中的调整装置例如是热交换器、管路、过滤器或与所用液体接触的其它大表面积装置。使用这些方法或操作的结果是：可有效地减少或防止由调整装置处理的液体中的微泡。液体可由交换装置进行处理，且液体的处理操作包括(但不限于)热量交换、质量交换(质量的交换包括[但不限于]过滤、吸附污染物、将污染物从流体中化学吸附出来、向流体中添加化学物)、或二者的组合、以及其它的处理，其它的处理例如是液体的光化学处理或电化学处理。

可采用这些方法或操作来制备液体组合物，该组合物的特征在于：在计数颗粒的尺寸大于0.2微米的条件下，每毫升流体中微泡颗粒的计数小于1。组合物还可包括基底，液体被分布或涂敷到该基底上。基底可以是静止的或转动的。基底可以是(但不限于)半导体晶片或平板显示屏。基底可包括金属或包含铜、硅、或铝的合金。基底可包括二氧化硅、含氟电介质、低k值电介质、以及高k值电介质等电介体。组合物液体可包括有机溶剂、表面活性剂、分散开的聚合物、可溶性聚合物、涂层合成物、用在光蚀刻过程中的合成物、以及其它液体。

本发明的各种形式包括通过利用交换装置对液体进行处理所制得的组合物，其中的交换装置按照一定形式与液体接触，以减少液体中的微泡数，该效果是由交换装置的表面特征产生的。这些表面特征可以是具有微泡集结作用或微泡捕集作用的表面特征。交换装置可包括中空管热交换器等的热交换装置、过滤器(包括切向流)等的质量交换装置、两种装置的组合装置、或带有交换表面的其它装置，其中的交换表面具有可被用来将气体集结或捕集到其中的表面特征。这些集结的气体微泡或被捕集气体的气穴可被释放或发散到由交换装置处理的液体中，并被看作是计数颗粒。交换装置可被容纳在壳体中，壳体具有一个或多个流体进口和出口端口以及其它一些可选的端口-例如一个或多个排出口、采样端口、或排流端口。交换装置壳体可与运送液体的装置联接，其中的运送装置例如是导管、各种泵或液体供送系统，其中的泵或液体供送系统例如是(但不限于)基于隔膜的泵、桨轮、可被挤压以运送液体的柔性容器、蠕动泵、离心泵或基于压力的系统。在各种实施方式中，由交换装置处理的液体在交换装置的表面特征上流过。

使液体与交换表面的接触、或将液体分布到交换表面上可减少或降低来自于交换装置表面特征的液体中的微泡颗粒数。与其中微泡数减少的液体的接触可包括操作：把气体从表面特征上排挤掉、将交换单元在流体中浸泡预定的时间、对与交换表面接触的流体进行加压、或这些操作的组合操作。用于减少来自于交换装置的气泡的集结地点的一种方法是利用液体来填充空穴。通过利用液体来填充空穴(例如通过利用液体排挤空穴中的空气)可实现该效果。在另一实施方式中，例如为过滤器的交换装置可受到减压处理，以将装置表面特征中的部分气体去掉，其中的表面特征例如是气孔和薄膜的缝隙，它们捕集或集结了微泡，之后，可使薄膜与液体相接触。在另一实施方式中，可对液体进行加压，以将液体推入到装置上捕集了气体的缝隙中，从而排挤出气体，和/或使表面特征捕集的气体溶解到液体中。在某些实施方式中，液体在与交换装置接触之前可被进行脱气处理，表面特征所捕集的气体可溶解到含气不足的液体中。在另外一些实施方式中，交换装置可与高可溶性的气体或溶剂蒸气相接触，以将交换装置表面特征的气体排除掉。使交换装置与液体或蒸气接触的这些操作可被单独使用或组合起来使用。作为这些操作或处理的结果，与交换装置表面接触的液体中的微泡含量将降低，或者液体中的微泡基本上被消除。

用于减少液体中微泡的这些操作并不受限于特定的次序，在某些情况下，这些操作可同时进行。例如，首先可对交换装置执行减压处理，以去除具有集结气泡作用的表面特征上的气体，然后，使交换装置与液体接触。在一种实施方式中，在将交换装置浸入到由过滤器或大表面积装置处理后的液体中之后，通过对过滤器或大表面积结构加压，可减少与液体接触的过滤器或其它大表面积结构中液体的微泡或微泡的产生，其中的其它大表面积结构例如是热交换装置。作为备选方案，具有气泡集结作用的表面特征可在压力下与液体接触。在另外一些实施方式中，采用了减压、液体接触、以及加压的组合形式。这些操作的其它组合形式也能降低交换装置具有集结作用的表面特征中的气体量，这些气体可被转移或分散到液体中。与液体按照这些方式或类似方式接触的交换装置可产生出低颗粒计数的处理后液体，其中的颗粒计数是由气泡或微泡带来的。这样的液体随后被分布到基底或物品的表面上。

与液体中由于压降而析出产生(同相的气泡产生过程)的气泡相比，由于这些接触操作而从捕集或集结微泡的交换器表面特征处产生的气泡或微泡(异相的气泡产生过程)是减少的。这些异相的集结气微泡或被捕集气体的气穴可被释放或分散到液体中，这些微泡或气穴是可以与同相的集结微泡区别开的，原因在于：从交换表面处产生的微泡的数量或计数将取决于交换装置的面积和表面能的差异，而不是取决于系统或设备中的液体量。

当交换装置表面与液体之间的表面能差异足以阻止交换装置的表面特征被完全浸润时，可在交换装置的表面特征处集结成气泡。取决于液体与交换装置表面能之间的差异、以及集结微泡的表面特征的尺寸，在利用液体浸润的初始过程中，液体被排斥在交换装置的这些表面特征之外，且表面特征中液体所夹带的任何气体将以气泡或微泡的形式缓慢地分散或长时间地释放到液体中。可利用颗粒计数指标来监控由微泡引起的颗粒计数随时间的衰减，从而确定各种液体接触操作对于减少交换装置的微泡的效能。如果用对数-对数的标尺来绘图，液体中微泡的尺寸分布规律一般为：其斜率小于硬质颗粒情况下约-2到-4的斜率；通常情况下，微泡图线的斜率约为-1。还可利用超声波方法来检测从交换装置释放或分散出的微泡。

从图2到图5可看出，在经过一定的时间之后、或一定体积的材料流经交换装置之后，颗粒计数的数目将降低并变平缓。但是，如图2或图3所示，在本发明的实施方式中，由于微泡，通过接触操作进行处理的交换装置实现了最低的颗粒计数，且实现了如下的效果：本发明实施方式中液体颗粒计数的下降速度快于未经本发明实施方式的接触操作进行类似处理的对比交换装置。图4和图5也表示了类似的效果，图4和图5中交换装置的孔眼规格尺寸小于图2所示的装置。颗粒计数的最小数是在处理了预定量的液体之后、或交换装置已被使用了预定时间之后达到的水平或数量。在某些实施方式中，液体与交换装置的接触实现了如下的结果：在以小于1毫升/秒的流速处理了少于100分钟的液体中，每毫升液体中尺寸大于约0.2微米的微泡颗粒计数小于1。在某些实施方式中，液体与交换装置的接触实现了如下的结果：在以小于1毫升/秒的流速处理了少于50分钟的液体中，每毫升液体中尺寸大于约0.2微米的微泡颗粒计数小于1。如图3所示，在另外一些实施方式中，液体与交换装置的接触实现了如下的结果：在小于约30容留体积的液体被交换装置处理之后，每毫升液体中尺寸大于约0.2微米的微泡颗粒计数小于1。如图5所示，在一些实施例中，液体与交换装置的接触实现了如下的结果：在小于约20容留体积的液体被交换装置处理之后，每毫升液体中尺寸大于约0.2微米的微泡颗粒计数小于1。

在本发明的某些实施方式中，交换装置可以是大型设备的组成部分。例如，过滤器或热交换器可与流体泵相结合，以将交换后的流体输送给基底。泵和一个或多个交换装置可以是光刻生产线(lithographytrack)等大型系统的组成部分。在某些实施方式中，包括泵或其它的液体排送装置的设备或方法可被用来将液体输送到交换装置或从交换装置输送到基底上，或者如果希望降低被处理液体中的微泡量，则将其输送到第二体积的液体中。

可对交换装置的面积进行选择，以使得与液体的热量交换量或质量交换量适于所处场合中液体的流速和压力。在本发明的某些实施方式中，交换装置的面积可大于约100cm²，在另外一些实施方式中，该面积可大于约1000cm²，在又一些实施方式中，面积大于10000cm²。液体与这些交换装置表面特征的接触减弱了气泡和/或微泡的异相集结，这些气泡或/或微泡可释放或分散到由交换装置处理的液体中。

在液体与交换装置的一个或多个表面特征相接触的情况下，设备还可包括由交换装置处理后的液体。液体与设备中交换装置的一个或多个表面特征的接触或分布到表面特征上使得：来自于交换装置表面特征处的液体中的微泡量被降低到一定量，该微泡量小于液体不与交换装置表面特征相接触情况下液体中的微泡量。

将用微泡计数颗粒来指代那些平均直径小于1mm的气泡，在某些实施方式中，气泡直径小于或等于50微米，在另外一些实施方式中，气泡直径小于约1微米，在又一些实施方式中，气泡尺寸约为0.2微米或更小。

在交换装置包括多孔薄膜的情况下，薄膜可具有这样的结构：其可从供送流体中除去目标材料-例如微生物、颗粒、凝胶体、或其它目标材料，以将渗透物到达所需的水平。在某些实施方式中，薄膜的结构可被选择为：在应用中，可通过将目标材料从供送流体中滤出而保留99％(2LRV)或更多的目标材料。在某些实施方式中，过滤器具有一定的孔眼规格尺寸，对于0.05微米或更小的目标材料，LRV数值约为2或更大，在另外一些实施方式中，对于尺寸为0.01微米或更小的目标材料，过滤器的LRV值约为2或更大。

下文将参照非限定性的实例来举例介绍本发明的各个方面。下文的实例仅是代表性的工作，其有助于理解本发明的启示，本发明并非受到下文实例的限制。

实例1

该实例介绍了用于本发明实施方式的总测试流程以及所用的材料。采用溶剂性的乳酸乙酯来执行这些实例中的测试，在室温下，该溶剂的粘度为2.4cP，表面张力为28.6达因/厘米。还可在类似的条件下对其它液体执行测试，其它的液体包括(但不限于)：光化学物，其包括光致抗蚀剂；顶部和底部的抗反射涂层；旋涂的电介质；各种溶剂，其包括有机分子或包括水；反应剂以及涂层合成物，其包括有机溶剂；用于清洁和涂覆基底的反应剂，其还可包括表面活性剂。

测试装置结合了如下的设备：从Mykrolis公司(马萨诸塞州比尔里卡地方)购得的Intelligen光化学物品配送系统、CKD止动/反吸阀、带有OmegaOmni-AmpIII型信号放大器的TektronixTDS3032型示波镜、PMS Liqualaz SO2颗粒计数器、0.05微米(μm)IMPACTPlus型过滤器、0.01微米IMPACTPlus型过滤器、从Mykrolis公司(马萨诸塞州比尔里卡地方)购得的AssistFlushingShell、一升量的Savillex PFA容器、以及1/4″OD PFA管道。

Intelligen泵被设定为以0.833ml/s的速度对5ml流体进行配送。冲洗容积为0.2毫升，且配送速率为0.2毫升/秒。供送时间被设定为3秒钟。排流时间被设定为1秒，且过滤速率被设定为5毫升/秒。在各个循环过程中都进行排流操作和净化操作。供送压力约为13psi。

如图1所示，配送系统的出口管线与Liquilaz SO2型光学颗粒计数器相连接。颗粒计数器上最小的通道为0.2微米(μm)。该颗粒计数器无法容易地区分开气泡和颗粒。在利用适当位置的过滤器已将颗粒计数降到非常低之后，在安装有新过滤器的背景条件下，可开发出区分颗粒计数和微泡计数的一种方法，计数器显示出的颗粒含量等级就表示了测试过程中配送管线中的微泡等级。图1表示了该试验设备的主要组成结构。

对交换装置的表面采用了多种处理。将已知的最佳方法用作基准，以对利用各种过滤起始流程来降低颗粒计数的处理操作进行比较。“已知的最佳”方法被定义为在：在安装了过滤器之后，执行5次灌注与排出(Prime to Vent)操作，以便于将流体引入到过滤器中。然后，立即按照编程确定的规程启动涂底料的操作。在上游浸润操作之后，浸透过滤器1小时：通过执行5次灌注与排出操作，在完成过滤器安装和上游的浸润操作之后，将过滤器保持在适当位置1小时。然后开始涂底料。在安装和上游浸润之后，对流体进行加压。利用这些条件来证明：对过滤器的加压将有助于改善过滤器的启用。这组条件被用来展示如下的效果：通过在利用灌注与排出操作对过滤器的上游进行浸润之后、对流体施加恒定的压力，使得过滤器的启用速度更快。此外，可改变对流体加压的时间，以验证加压时间对过滤器启用的效果。

用于验证本发明实施方式的试验流程包括在泵上设置微孔过滤器交换装置，并包括利用带有在适当位置的过滤器的泵的编程确定规程对液体执行配送，直到系统的基本背景达到这样的情况：对于大于0.2微米的颗粒，每毫升中的颗粒计数小于1，且计数是稳定的；使系统停止工作，并用新的过滤器取代原有过滤器；执行5次“Prime to Vent”操作，以将流体引入到过滤器中。执行如下的测试，图2到图5总结了这些测试的结果。

测试#1立即开始配送(图2-5)

测试#2让过滤器浸泡1小时，然后再开始配送(图2-3)

测试#3利用泵的缺省供送腔压力设定值(13psi)对流体加压1小时或15分钟，然后开始配送(图2-5)

当系统的颗粒计数达到如下效果时停止测试：对于大于0.2微米的颗粒，每毫升中的颗粒计数小于1，且计数是稳定的。

表1总结了这些实例中该测试的颗粒数据。从图表可见：在安装之后将过滤器浸泡1小时所测得的颗粒计数小于安装过滤器后立即从上游引入流体情况下的颗粒计数。但是，在将过滤器的上游浸湿之后向流体提供恒定压力的操作可被用来缓慢而有效地推动流体，以将其推到薄膜和壳体的缝隙或其它表面特征中，这些表面特征通常会形成微泡的集结地点。可采用类似的方法来将其它交换装置和与液体接触的表面中所捕集的气体排挤出去。如图2-5所示、并如表1所归纳的那样，将气体从过滤器或其它交换装置排挤出去的优点在于：可改善交换装置的启用时间，并快速地将液体中的微泡降低到低水平上。据估计，对于被用来处理或调整液体的其它装置-例如热交换器、中空纤维接触器、过滤器、或由薄膜包裹着的电极，也能获得类似的、有关启用方面的优点。

表1测试结果汇总

被测试的过滤器	测试条件	达到每毫升颗粒(大于0.2微米)为1的时间(分钟)	达到每毫升颗粒(大于0.2微米)为1的配送体积(毫升)
				0.05微米UPE	最好方法	400	7500
0.05微米UPE	浸泡1小时	200	3700
				0.05微米UPE#1	以13psi的压力加压1小时	75	1400
0.05微米UPE#2	以13psi的压力加压1小时	75	1400
				0.01微米UPE	最好方法	200	3700
0.01微米UPE	以13psi的压力加压1小时	50	900
				0.01微米UPE	以13psi的压力加压15分钟	75	1400

可以预计：在对装置进行浸润之后，增大施加到液体上的压力的效果将是降低微泡在液体中的产生。施加到液体上的压力处于装置的工作极限内，从而，装置的部件不会被该压力损坏。施加到液体上的压力也处于采用该液体的设备的工作极限内，从而，设备不会由于受到外部压力或压差的作用而出现故障。特定装置的最佳压力将取决于与装置接触的液体(与装置表面相比的表面能)、温度、以及装置缝隙中的气体。压力可由操作人员来确定。在这些实例中，Intelligen2型泵供送腔压力的当前生产设定值为13psi。

如果希望随着颗粒计数的降低而减少流体的损失，可将流体循环输送到储器中-例如利用图1所示的排流管线。对流体的循环操作可持续进行，直到颗粒的计数和尺寸低于工艺具体要求为止。可使用阀来将流体在储器与工艺配送点之间进行切换。

图2到图5所示的颗粒数据表示了处于各种过滤器启用处理条件下的、过滤器的颗粒计数。对颗粒数据的采集是以1分钟为间隔进行的。利用0.05微米(图2和图3)和0.01微米的Impact Plus UPE过滤器(图4和图5)来执行该测试。图中表示的是对于0.05微米和0.01微米过滤器、颗粒计数相对于配送时间和配送体积的关系。

对于按照“最好方法”启动的0.05微米过滤器，在配送了5000毫升流体(接近于100倍容留体积)之后(配送耗时260分钟)，也无法达到每毫升1个颗粒(大于0.2微米)的水平。在将流体引入到过滤器中，将过滤器在配送液体中浸泡1小时能改善过滤器的启用性。与现有的最好方法相比，在约200分钟内、或者约配送3700毫升(约为被处理液体配送体积的70倍)，浸泡后的颗粒计数可达到低于每毫升1个颗粒(大于0.2微米)的水平。在上游浸润了过滤器之后，对过滤器加压(13psi)一小时能显著地改善过滤器的启用性。对于加压接触1小时的情况，在75分钟内、或约1400毫升的配送量(约为容留体积的30倍，或者在过滤器滤筒的容留体积为55毫升的情况下，倍数更小)之后，颗粒计数就能下降到低于每毫升1个颗粒(大于0.2微米)的水平。两个经受了相同测试条件的过滤器给出了非常一致的结果(参见图2中的#1和#2情形)。这些结果表明：可通过对交换装置的处理来降低由散布在液体中的异相集结微泡带来的颗粒计数。这些结果还表明：在本发明的实施方式中，液体与设备中多孔薄膜过滤器交换装置的表面特征的相接触或在表面特征上的分布可降低来自于过滤器表面特征的液体中微泡量，以将微泡量降低到低于这样的数量：在液体不与过滤器的表面特征相接触的情况下(对应于现有的最佳方法)、来自于过滤器表面特征的液体中微泡量。

还观察了对于0.01微米过滤器，在安装了过滤器、并在上游浸湿过滤器之后，以13psi的压力对流体加压对过滤器启用性的有利影响。从图4和图5可见，如果在安装和上游的浸湿之后以13psi的压力加压1小时，系统只需要50分钟、或约900毫升的配送体积(约20倍的交换容积或更少)，就能达到低于每毫升1个颗粒(大于0.2微米)的水平。与此相比较，对于采用“现有最佳”方法的过滤器启用过程，需要200分钟、或约3700毫升的流体(约70倍的交换容积)，才能达到这样的颗粒水平。

显然，对流体的加压时间是影响过滤器启用的一个因素。对流体加压1小时的颗粒性能略好于加压15分钟的情况，两个测试都表明：与“现有最佳”方法相比，颗粒计数降低，且过滤器启动时间缩短。

尽管上文参照本发明特定优选实施方式作了详细的描述，但本发明还存在其它的各种可行形式。因而，所附权利要求的思想和保护范围应当不限于说明书中公开的内容和优选的形式。

Claims (30)

1.一种设备，其包括：

交换装置，其具有一个或多个捕集气体的表面特征；

用于所述交换装置的壳体，所述壳体具有液体进口和液体出口；

由交换装置处理的液体，其与交换装置的表面特征接触；所述的接触将来自于交换装置的所述表面特征的液体中的微泡量降低到一定数量，该数量小于交换装置的表面特征不与液体发生所述接触时的微泡量。

2.根据权利要求1所述的设备，其特征在于：与交换装置的表面特征相接触的液体将气体从交换装置的表面特征上排除掉。

3.根据权利要求1所述的设备，其特征在于：与交换装置的表面特征相接触的液体包括从交换装置的表面特征溶解到液体中的气体。

4.根据权利要求1所述的设备，其特征在于还包括：将处理后液体提供给基底的导管。

5.根据权利要求1所述的设备，其特征在于：液体的表面能与交换装置的表面能不同。

6.根据权利要求1所述的设备，其特征在于：利用质量交换操作对液体进行处理。

7.根据权利要求1所述的设备，其特征在于：设备还包括泵。

8.根据权利要求1所述的设备，其特征在于：接触操作使得每毫升被处理液体中尺寸大于0.2微米的微泡计数颗粒的数目小于1，其中，处理后液体是指利用交换装置对小于约30容留体积的液体进行处理后得到的液体。

9.一种方法，其包括步骤：

使交换装置的一个或多个表面特征与液体接触，所述接触操作降低了来自于表面特征的液体中的微泡计数颗粒的数目，使计数小于交换装置的表面特征未与液体进行所述接触时的计数。

10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于：接触步骤包括将气体从交换装置的表面特征处排除掉的操作。

11.根据权利要求9所述的方法，其特征在于：接触步骤包括将气体从交换装置的表面特征处溶解到液体中的操作。

12.根据权利要求9所述的方法，其特征在于：交换装置与液体的表面能是不同的。

13.根据权利要求9所述的方法，其特征在于还包括：在液体与交换装置之间交换质量、能量、或二者组合的操作。

14.根据权利要求10所述的方法，其特征在于还包括操作：将由交换装置处理的液体分配到基底上。

15.根据权利要求9所述的方法，其特征在于还包括：对与交换装置表面相接触的液体进行加压的操作。

16.根据权利要求9所述的方法，其特征在于：表面特征包括一个或多个捕集气体的缝隙或孔眼。

17.根据权利要求9所述的方法，其特征在于：液体在交换装置的表面特征上流过。

18.根据权利要求9所述的方法，其特征在于：与交换装置接触的液体被泵送。

19.根据权利要求9所述的方法，其特征在于：交换装置的面积大于100cm²。

20.一种方法，其包括步骤：

使处于壳体中的多孔薄膜的一个或多个表面特征与用来处理晶片的液体接触，所述接触操作降低了来自于多孔薄膜表面特征的液体中的微泡计数颗粒的数目，使计数小于多孔薄膜的表面特征未与液体进行所述接触时的计数，其中的微泡是异相形成的；以及

对液体进行过滤。

21.根据权利要求20所述的方法，其特征在于：接触步骤包括将气体从多孔薄膜的表面特征处排除掉的操作。

22.根据权利要求20所述的方法，其特征在于：接触步骤包括将气体从多孔薄膜的表面特征处溶解到液体中的操作。

23.根据权利要求20所述的方法，其特征在于：液体包括有机溶剂。

24.根据权利要求20所述的方法，其特征在于还包括：将液体分配到基底上的操作。

25.根据权利要求20所述的方法，其特征在于还包括：对覆盖多孔薄膜的液体进行加压的操作。

26.根据权利要求20所述的方法，其特征在于：多孔薄膜的孔眼规格尺寸约为0.05微米或更小。

27.根据权利要求20所述的方法，其特征在于：多孔薄膜的孔眼规格尺寸约为0.01微米或更小。

28.根据权利要求20所述的方法，其特征在于：液体包括表面活性剂。

29.根据权利要求20所述的方法，其特征在于：液体被用在光蚀刻过程中。

30.根据权利要求24所述的方法，其特征在于：基底包括铜。

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