JP2014208341A - 流体を処理してマイクロバブルを減ずる方法および装置 - Google Patents

Abstract

【課題】本願の目的は、新規な交換デバイスを含む装置を提供することである。【解決手段】本発明のバージョンは、熱または質量交換デバイスによって処理された液体中のマイクロバブルを減じる方法を含む。交換デバイスは、割れ目または表面の中の気体が液体によって移動させられることによって調整され得る。上記方法は、低減されたマイクロバブルの数を有する液体を準備するために使用され得る。流体中のマイクロバブルを減ずる本発明の実施形態におけるアプローチは、筐体の割れ目などバブルの凝集部位を最小にすることを含む。【選択図】図２

Description

（関連出願の相互参照）
この出願は、Ａｉｗｅｎ ＷｕおよびＪｏｓｅｐｈ Ｚａｈｋａを発明者とし、その内容は全容が参照により本明細書に援用され、２００５年４月２５日に出願された「Ｍｅｔｈｏｄ ａｎｄ Ａｐｐａｒａｔｕｓ ｆｏｒ Ｔｒｅａｔｉｎｇ Ｆｌｕｉｄｓ ｔｏ Ｒｅｄｕｃｅ Ｍｉｃｒｏｂｕｂｂｌｅｓ」と題する米国仮特許出願第６０／６７４，５９４号の利益を主張する。

粒子同様、バブルは、半導体ウエハ表面にポイント欠陥を引き起こし得る。フォトリソグラフィのような処理の間に、バブルは被覆中に問題を引き起こし得、例えば光を焦点に集めるレンズとして作用し得、それによってバブルのサイズに対応して誤差を拡大する。粒子は濾過によって流体から効果的に除去され得る。しかしながら、流体からのマイクロバブルの除去は、特に難問題である。

マイクロバブルは、流体に溶解している気体がバブルを表面上に凝集させるとき、表面付近に形成される。理論に縛られることを望まない場合、小さな気体バブル内の圧力は、非常に高くあり得るので、気体バブルが自然に形成されそうにはない。バブルは、バブルの曲率半径が比較的大きくあり得ることにより、バブル内の圧力は低めであり得る表面で形成し、かつ成長し得る。流体内の圧力が下がり気体が溶液から外へ出てくるとき、バブルが表面に形成し得る。流体が気体で飽和していない場合は、バブルは形成し得ない。システムに低い圧力低下がある場合も、バブルが形成する可能性は低い。

流体中のマイクロバブルを減ずる本発明の実施形態におけるアプローチは、バブルの凝集部位を最小にすることを含む。１つのアプローチは、交換デバイス筐体、膜表面、および管状材料壁を含む液体と接触する表面を処理することである。表面は液体によって濡れ得るか、または表面は低減した数の表面クラックで形成され得るか、または本質的に表面クラックがないことがあり得る。液体との表面相互作用の湿潤性により、液体が表面を被覆し、表面のエアポケットを移動させることが可能となる。デバイス表面の割れ目にエアが捕えられている場合、流体の湿潤性により、液体がクラックの中に流れ込むことが可能となる。液体は、クラックの中の気体に圧力を加え得る。ヘンリーの法則に従って、圧力が高ければ高いほど、液体の中に溶解される気体の量も多くなる。

本発明の一実施形態は、１つ以上のマイクロバブル凝集およびまたはマイクロバブル捕捉の表面特徴を有し得る交換デバイスを含む装置である。交換デバイスは、筐体内に交換表面を含み、筐体は、交換デバイスによって利用され、または処理される様々な流体のための１つ以上の入口および出口を有し得る。一部の実施形態において、筐体は、液体入口および液体出口、ならびに随意的に他の流体ポート、例えばベント（ｖｅｎｔ）または排水管を含み得る。交換デバイスによって処理された流体を生み出す装置は、処理された液体を基板に提供するための導管をさらに含み得る。

上記装置は、液体が交換デバイスの表面特徴と接触する場合、交換デバイスによって処理される液体をさらに含む。液体が装置の中の交換デバイスの表面特徴と接触するかまたは配置されることにより、交換デバイスの表面特徴を経由した液体中のマイクロバブルの量は、液体が交換デバイスの表面特徴と接触しない液体中にある交換デバイスの表面特徴を経由した液体中のマイクロバブルの量よりも少ない量に減じる。

装置の一部の実施形態において、液体が交換デバイスの表面特徴と接触することにより、交換デバイスの表面特徴から気体が移動させられる。装置の一部の実施形態において、液体が交換デバイスの表面特徴と接触することにより、交換デバイスの表面特徴に捕えられているかまたは位置する気体は、液体の中に溶解させられる。一部の実施形態において、液体が表面特徴と接触することは、移動と溶解の組み合わせを含む。

本発明の一実施形態は、交換デバイスの１つ以上のバブル凝集およびまたはバブル捕捉の表面特徴が液体と接触することにより、交換表面上で液体が接触しまたは配置されることによって、液体が交換デバイスの表面特徴と接触することから生じるマイクロバブル粒子のカウント数が減じるかまたは低くなることを含み得る方法である。接触により、マイクロバブル粒子カウント数は、液体が交換デバイスの表面特徴と接触しない場合に達成される数よりも低い量まで下がる。一部の実施形態において、接触は、液体によって交換デバイスの表面特徴から気体を移動させることを含む。別の実施形態において、接触は、交換デバイスの表面特徴から気体を液体の中に溶解させることを含む。一部の実施形態において、液体が表面特徴と接触することは、移動および溶解作用の組み合わせを含む。

上記方法は、物質、エネルギー、またはこれらの組み合わせを液体と交換デバイスとの間で交換する作用をさらに含み得る。例えば、交換デバイスは、液体から微粒子、ゲル、またはイオン混入物を除去するフィルタであり得る。交換デバイスは、熱を液体に加え、かつ／または液体から熱を除去する中空のチューブ熱交換器であり得る。交換デバイスは、フィルタおよび熱交換器を直列に含み、微粒子またはふるいにかけることのできる材料およびまたはイオン的に荷電した材料を除去し、かつ熱を液体に加えまたは除去し、処理された液体を１つ以上の基板に分配し被覆する前にこれを調整する。

液体を交換デバイスの表面特徴と接触させることは、交換デバイスの表面と接触する液体に圧力を加えて、交換器の表面特徴の気体を移動させるかまたは液体の中に溶解させる作用を含み得る。

本発明の一実施形態は、筐体内の多孔性または微孔性の膜の１つ以上のバブル凝集およびまたはバブル捕捉の表面特徴を、ウエハを処理するために使用される液体と接触させる作用を含み得る方法であって、接触の方法が、液体の中に導入された多孔性の膜の表面特徴からマイクロバブル粒子のカウント数を減じ得る。このカウント数は、液体が多孔性の膜の表面特徴と接触しない場合よりも少ない。上記方法は、液体を濾過する作用をさらに含む。

一部の実施形態において、接触は、多孔性の膜の表面特徴から気体を移動させることを含む。他の実施形態において、接触は、多孔性の膜の表面特徴から気体を液体の中に溶解させることを含む。

上記方法は、有機溶剤または界面活性剤を含む液体を処理するために使用され得る。上記方法は、リソグラフィプロセス、例えば反射防止塗装（上面および底面）で使用される液体、フォトレジスト、または現像液を処理するために使用され得る。

バブルの凝集部位を最小にする一方法は、流体で空隙を満たすことである。これは、流体で空隙を満たすことによって達成され得、かつ流体で空隙のエアを移動させることによってなされ得る。例えば、フィルタのような交換デバイスが、低減された圧力を受け、デバイスおよび膜の割れ目から気体を除去し、次に液体で満たされる場合、液体は膜の割れ目の中に入り得る。別の例において、流体に圧力を加え、液体を気体が捕えられているデバイスの割れ目の中に押し込むことが可能である。これらの方法および処理は、個別に使用され得るか、または組み合わせられ得る。それらは、他の方法と共に使用され得、例えば、しかし制限されず、膜を溶剤気化気体と接触させるか、またはデバイスを気体抜きされた溶剤と接触させて、デバイス表面および割れ目に捕えられた気体を減じるか、または移動させる。これらの処理の結果として、交換デバイス表面と接触する液体はマイクロバブル含有量を減じるか、またはマイクロバブルは実質的に液体から除去される。マイクロバブルを除去することによって、機器のメンテナンスのためのダウンタイムを減じ得る。一部の場合において、交換デバイスを有する装置、例えば粒子フィルタを有する流体ポンプの起動プロセスは、ポンプによって配送される流体において、気体放出またはマイクロバブルの形成を減じ得る。交換デバイスの液体と接触する表面からの気体の移動により、既存のポンプおよび濾過技術が、ポンプ動作を最適化するように使用されることが可能となる。

本発明のバージョンは、熱または物質の交換によって処理される液体中のマイクロバブルを減じる方法および装置を含む。一部の実施形態において、液体は、交換デバイスの表面特徴を経由した液体において異種凝集の気体バブルまたはマイクロバブルを生じ得る、交換デバイスの表面とは異なる表面エネルギーを有する液体として特徴付けられ得る。液体の例は、光化学反応により生成した液体、有機溶剤、試薬、および有機溶剤、界面活性剤も含む、基板を洗浄および被覆する試薬を含む被覆合成物を含み得るが、限定されない。上記方法および装置は、リソグラフィプロセスにおいて使用される液体、例えば反射防止被覆液、フォトレジスト液、または現像液を処理するために使用され得る。熱交換、物質交換、またはこれらの組み合わせによって液体を処理することは、液体を構成物、例えば多孔性の膜、中空の繊維、膜振動板、管状材料およびまたはこれらの組み合わせならびに他の構成物と接触させることを含み得るが、限定されない。一実施形態において、マイクロバブルまたはマイクロバブルの液体の中への移転は、フィルタまたは熱交換デバイスのような液体と接触する他の広表面積構成物において、フィルタまたは広表面積デバイスによって処理された液体で濡れた後、フィルタまたは広表面積構成物に圧力を加えることによって低減され得る。別の実施形態において、フィルタ筐体および膜または他の広表面積構成物における気体の一部分は、液体で濡れる前に除去され得る。

本発明のバージョンは、熱交換デバイス、フィルタのような物質交換デバイス、および液体中にバブルを凝集させることに役立ち得る表面を有する他のデバイスによって処理される液体中で低減されたマイクロバブルの量を有する、生み出された合成物を含む。低減されたマイクロバブルの量を有する、処理された液体合成物の例は、光化学反応により生成した液体、有機溶剤、試薬、および有機溶剤、界面活性剤も含む、基板を洗浄および被覆する試薬を含む被覆合成物を含み得る、限定されない。

一実施形態において、マイクロバブルまたはマイクロバブルの、デバイス表面から液体の中への移転は、フィルタまたは液体を処理または輸送する他の広表面積構成物において、フィルタまたは広表面積デバイスによって処理された液体で濡れた後、フィルタまたは広表面積構成物に圧力を加えることによって低減され得る。別の実施形態において、フィルタ筐体および膜または他の広表面積構成物における気体の一部分は、液体で濡れる前に除去され；随意的に、液体であって、加圧され得る液体、で濡れた後に除去される。別の実施形態において、フィルタ筐体および膜または他の広表面積構成物における気体の一部は、処理される液体の中で可溶性の高い気体または気化気体と交換され；随意的に、構成物と接触する液体は、加圧され得る。

合成物の一実施形態は、０．０５ミクロン以下の細孔サイズ定格フィルタによって濾過されるある容積の液体を含んでおり、それによって、前記液体は、流体の各１ミリリットル当たりの粒子カウントが１未満であるものとして特徴付けられ得、該粒子カウントされる粒子サイズが約０．２ミクロンよりも大きい。合成物は、液体と接触する基板をさらに含み得、該基板は、銅、ケイ素、アルミニウム、または二酸化ケイ素を含み得る。合成液体は、有機溶剤、界面活性剤、分散ポリマー、可溶性ポリマー、被覆合成物、フォトリソグラフィプロセスにおいて使用される合成物、および他の液体を含み得る。

一実施形態は、筐体の中の多孔性の膜から気体を移動させ、多孔性の膜を液体で覆う作用を含む方法である。上記方法は、多孔性の膜で液体を濾過し、または多孔性の膜によって濾過された液体を基板に分配する作用をさらに含み得る。上記方法は、多孔性の膜を覆う液体を加圧する作用を含み得る。上記方法は、０．０５ミクロン以下の細孔サイズ定格多孔性の膜によって濾過された液体を基板に適用する作用を含み得、それによって、該液体は、適用された液体の各１ミリリットル当たりの粒子カウントが１未満であるものとして特徴付けられ、該粒子カウントされる粒子サイズは、約０．２ミクロンよりも大きい。

装置の一実施形態は、液体を有する筐体の中に０．０５ミクロン以下の細孔サイズ定格多孔性の膜を含み得、多孔性の膜によって濾過された液体は、濾過された液体の各１ミリリットル当たりの粒子カウントが１未満であるものとして特徴付けられ得、前記粒子カウントされる粒子サイズは、約０．２ミクロンよりも大きい。上記装置は、ノズルまたは他の適切な形のチューブのような出口を含み、濾過された液体を基板に提供する。

本発明の一実施形態は、単独に、または処理された液体を準備するためのさらに大きな装置の一部として使用され得るフィルタまたは熱交換デバイスのような処理デバイスを有するキットである。０．０５ミクロン以下の細孔サイズ定格フィルタを有する実施形態において、液体は、濾過された液体の各１ミリリットル当たりの粒子カウントが１未満であるものとして特徴付けられ得、粒子カウントされる粒子サイズは、約０．２ミクロンよりも大きい。上記キットは、処理デバイスおよび処理デバイスを設置するための命令または命令へのアクセスを含み得、交換デバイスの表面からマイクロバブルカウントの数を減じ得る。処理デバイスは、装置または導管に設置され得、処理デバイスから気体を移動させ、液体で処理デバイスを濡らす作用を含み得る。

合成物の別の実施形態は、筐体の中で、交換デバイスによって処理された液体を含み得る。交換デバイスは、多孔性の膜、中空の繊維、または筐体の中で液体と接触する他の表面であり得るが、限定されない。筐体、および接触表面の中の気体は、液体によって移動させられることにより、熱交換され、または物質交換された液体は、デバイス中の膜によって処理された液体の各１ミリリットル当たりの粒子カウントが１未満である。合成物の一実施形態は、筐体の中で０．０５ミクロン以下の細孔サイズ定格多孔性の膜によって濾過された液体を含み得、膜および筐体の中の気体は、液体によって移動させられることにより、濾過された液体は、０．０５ミクロン以下の細孔サイズ定格微孔性の膜によって濾過された液体の各１ミリリットル当たりの粒子カウントが１未満であり、液体中の粒子カウントされるサイズは、０．２ミクロンよりも大きい。筐体および膜の中の液体は、外からの圧力を受け得る。処理された液体は、光化学反応により生成した液体、有機溶剤、試薬、および有機溶剤、界面活性剤も含む、基板を洗浄および被覆する試薬を含む被覆合成物を含み得るが、限定されない。合成物は、処理された液体が適用され、または分配される基板をさらに含み得る。

図１は、筐体の中の多孔性の膜である物質交換デバイスの、非制限的な例を含む概略的な例示である。交換デバイスは、処理された流体の容積を基板に配送するために使用され得る装置の一部分である。処理された流体は、膜によって濾過された液体の各１ミリリットル当たりの粒子カウントが１未満であり、液体中の粒子カウントされる粒子サイズは、０．２ミクロンよりも大きい。 図２は、合成物および合成物を作る方法を特徴とする、実験的な粒子カウントデータを示しており、該合成物は、膜によって処理された液体の各１ミリリットル当たりの粒子カウントが１未満であり、液体中の粒子カウントされる粒子サイズは、０．２ミクロンよりも大きい。グラフは、異なる液体および交換処理、例えば浸透または加圧に対する、粒子／ｍＬ＞０．２ミクロンｖｓ時間、をプロットすることによって、０．０５ミクロンＵＰＥフィルタの粒子性能を示す。 図３は、合成物およびそれらの合成物を作る方法を特徴付ける、実験的な粒子カウントデータを示しており、該合成物は、膜によって処理された液体の各１ミリリットル当たりの粒子カウントが１未満であり、液体中の粒子カウントされる粒子サイズは、０．２ミクロンよりも大きい。グラフは、異なる液体および交換処理に対する、粒子／ｍＬ＞０．２ミクロンｖｓ分配された液体の容積、をプロットすることによって、０．０５ミクロンＵＰＥフィルタの粒子性能を示す。 図４は、合成物およびそれらの合成物を作る方法を特徴付ける、実験的な粒子カウントデータを示しており、前記合成物は、膜によって処理された液体の各１ミリリットル当たりの粒子カウントが１未満であり、液体中の粒子カウントされる粒子サイズは、０．２ミクロンよりも大きい。グラフは、異なる液体および交換処理に対する、粒子／ｍＬ＞０．２ミクロンｖｓ時間、をプロットすることによって、０．０１ミクロンＵＰＥフィルタの粒子性能を示す。 図５は、合成物およびそれらの合成物を作る方法を特徴付ける、実験的な粒子カウントデータを示しており、該合成物は、膜によって処理された液体の各１ミリリットル当たりの粒子カウントが１未満であり、液体中の粒子カウントされる粒子サイズは、０．２ミクロンよりも大きい。グラフは、異なる液体および交換処理に対する、粒子／ｍＬ＞０．２ミクロンｖｓ分配された液体の容積、をプロットすることによって、０．０１ミクロンＵＰＥフィルタの粒子性能を示す。

本発明のこれらのおよび他の特徴、局面、ならびに利点は、次の記述、添付された特許請求の範囲、および添付された図面に関してより良く理解される。

本合成物および方法が記述される前に、それらは変化し得、特定の合成物、方法論またはプロトコルに限定されてはいないことを理解されるべきである。さらに、記述に使用された用語は、特定のバージョンまたは実施形態について記述する目的のためだけであり、添付された特許請求の範囲によってのみ限定されるそれらの範囲を限定するようには意図されていないことも理解されるべきである。

本明細書および添付された特許請求の範囲において使用されているように、単数形「ａ」、「ａｎ」および「ｔｈｅ」は、文脈がそうではないと明確に指示しない限りは、複数への言及を含むことに留意されるべきである。従って、例えば、「ｍｉｃｒｏｂｕｂｂｌｅ」への言及は、１つ以上のマイクロバブル、および当業者に知られたそれらの均等物への言及であるなどである。別に定義されなければ、本明細書に使用されたすべての技術的および科学的用語は、当業者によって一般的に理解されているものと同じ意味を有している。本明細書に記述されたものと同様か、または同等の方法および材料は、開示された実施形態の実行または試験において使用され得、ここで例示的な方法、デバイス、および材料が記述される。

「随意的な」または「随意的に」は、次に記述されるイベントまたは状況が起こり得るかまたは起こり得ないか、ならびに記述は、イベントが起こる場合の例およびイベントが起こらない場合の例を含むことを意味する。

液体調整デバイス、例えば液体と接触する熱交換器、管状材料、フィルタ、または他の広表面積デバイスから気体を移動させる方法または作用は、デバイスによって調整される液体中におけるマイクロバブルの形成を減じるかまたは妨げることが有益である場合に使用され得る。上記方法および作用は、調整デバイスによって処理される液体中のマイクロバブルを効果的に妨げるかまたは減じるという結果を生じる。液体は交換デバイスによって処理され得、熱交換、物質交換（物質交換は、濾過、汚染物質の吸収、流体からの汚染物質の化学的吸着、流体への化学的追加を含むが、限定されない）、またはこれらの組み合わせ、および他の処理、例えば液体の光化学的または電気化学的処理を含み得るが、限定されない。

上記方法または作用は、粒子または粒子カウントのサイズは、約０．２ミクロンよりも大きい場合、液体の各１ミリリットル当たりマイクロバブルからの１粒子カウントより少ない粒子カウントを有しているとして特徴付けられ得る液体合成物を準備するために使用され得る。合成物は、液体が分配されたかまたは適用された基板をさらに含む。基板は、静止しているか、または回転している。基板は、半導体ウエハまたはフラットパネルディスプレイスクリーンであり得るが、限定されない。基板は金属、または銅、ケイ素、またはアルミニウムを含む合金を含み得る。基板は誘電体、例えば二酸化ケイ素、フッ素含有誘電体、低ｋ誘電体、および高ｋ誘電体を含み得る。合成物液体は有機溶剤、界面活性剤、分散ポリマー、可溶性ポリマー、被覆合成物、フォトリソグラフィプロセスにおいて使用される合成物、および他の液体を含み得る。

本発明のバージョンは、交換デバイスの表面特徴から生じる、液体中のマイクロバブルの数を減じるような態様で、液体と接触させられた交換デバイスで液体を処理することによって生み出される合成物を含む。これらの表面特徴は、マイクロバブル凝集およびまたはマイクロバブル捕捉の表面特徴であり得る。交換デバイスは熱交換デバイス、例えば中空のチューブ熱交換器、（接線流れを含む）フィルタのような交換デバイス、これらの組み合わせまたはこれらの表面特徴に気体を凝集させるかまたは捕捉することに役立ち得る表面特徴を有する交換表面を有する他のデバイスを含み得る。これらの凝集された気体マイクロバブルまたは捕えられた気体のポケットは、交換デバイスによって処理される液体の中に解放され得るか、または放出され得、粒子カウントとして観察され得る。交換デバイスは、１つ以上の流体入口および出口ポート、ならびに１つ以上の排水管、サンプルポート、またはベントポートのような他の随意的なポートを有する筐体の中に含まれ得る。交換デバイス筐体は、液体を輸送するデバイス、例えば導管、様々なポンプ、または振動板を基礎とするポンプ、外輪、圧縮されて液体を輸送し得る柔軟な容器、蠕動ポンプ、遠心ポンプのような、しかし限定されない液体フィードシステム、もしくは圧力を基礎とするシステムと結合され得る。様々な実施形態において、交換デバイスによって処理された液体は、交換デバイスの表面特徴の上を流れる。

交換表面に液体が接触しまたは配置されると、交換デバイスの表面特徴を経由した液体中のマイクロバブル粒子カウントの数が減じるかまたは少なくなる。液体中のマイクロバブルカウントの数を減じる液体の接触は、表面特徴から気体を移動させること、所定の時間流体に交換ユニットを浸すこと、交換表面と接触する流体を加圧すること、またはこれらの作用を含む組み合わせを含み得る。交換デバイスからのバブルの凝集部位を最小にする１つの方法は、液体で空間を満たすことである。これは、例えば液体で空間内のエアを移動させることにより、液体で空間を満たすことによって達成され得る。別の実施形態において、フィルタのような交換デバイスは、低減された圧力を受け得て、膜の細孔および割れ目のような、マイクロバブルを捕捉あるいは凝集させるデバイス表面特徴を経由した気体の幾分かを除去し得、その後、膜は液体と接触し得る。別の実施形態において、液体は、加圧され得て気体が捕えられているデバイスの割れ目の中に液体を押し込み、気体を移動させて、表面特徴の捕えられた気体を液体の中に溶解させ得る。一部の実施形態において、液体は交換デバイスに接触する前に、気体抜きされ得、表面特徴内に捕えられた気体は、気体不足の液体の中に溶解され得る。他の実施形態においては、交換デバイスは、可溶性の高い気体または溶剤気化気体と接触し得、交換デバイスの表面特徴から気体を移動させ得る。交換デバイスを液体または気化気体と接触させるこれらの作用は、個別にまたは組み合わせて使用され得る。これらの作用または処理の結果として、交換デバイス表面と接触する液体は、低減したマイクロバブルカウントを有するか、またはマイクロバブルは、液体から実質的に除去される。

液体中のマイクロバブルを減じる作用は、特定の順序に限定されず、一部の場合においては、同時に起こり得る。例えば、交換デバイスは最初に、低減された圧力を受け、バブル凝集表面特徴から気体を除去し、次に液体と接触され得る。一実施形態において、液体中のマイクロバブルまたはその形成は、フィルタまたは広表面積デバイスによって処理される液体に交換デバイスを浸した後、フィルタまたは広表面積構成物を加圧することによって、熱交換デバイスのような、液体と接触するフィルタまたは他の広表面積構成物の中で減ぜられ得る。さらに他の実施形態において、低減された圧力、接触する液体、および圧力の組み合わせが使用され得る。これらの作用の他の組み合わせも、液体の中に移転されるかまたは放出される、交換デバイスの凝集表面特徴を経由した気体の量を減じるために可能である。これらのまたは同様な態様で液体と接触する交換デバイスは、バブルまたはマイクロバブルを原因とする低い粒子カウントを有する処理された液体を提供し得る。これらの液体は次に、物品の基板または表面に分配され得る。

これらの種類の接触作用の結果として、液体中で減ぜられるバブルまたはマイクロバブルは、圧力降下を原因とする凝結によって引き起こされる液体内から生成されるバブルと比較して（同種のバブル形成）、マイクロバブルを捕捉または凝集し得る交換器の表面特徴から来るものである（異種のバブル形成）。液体の中に解放されまたは放出され得る異種の凝集された気体マイクロバブル、または捕えられた気体のポケットは、同種的に凝集されたマイクロバブルから区別され得る。なぜならば、交換器表面に由来するマイクロバブルを原因とする量またはカウントは、システムまたは装置内の液体の容積よりむしろ、交換デバイスの面積および表面エネルギーの相違に依存するからである。

交換デバイス表面と液体との間の表面エネルギーが、交換デバイス表面特徴が完全に濡れることを妨げるほど十分に異なるとき、バブルは交換デバイスの特徴に凝集され得る。液体と交換デバイスとの間の表面エネルギー、およびマイクロバブル凝集表面特徴の寸法の相違に依存して、液体は、液体との最初の濡れの間、これらの交換デバイス表面特徴から除外され得、特徴における液体によって捕えられた任意の気体は、バブルおよびまたはマイクロバブルとして液体の中に時間の経過と共にゆっくりと放出され、かつ解放され得る。交換デバイスからのマイクロバブルの減少に対する様々な液体の接触作用の効果は、マイクロバブルを原因とする粒子カウントが時間と共に減少することをモニタするための粒子カウンタを使用して、決定され得る。一般的に、液体中のマイクロバブルは、対数−対数スケール上において、約−１の勾配でプロットされたときの粒度分布を有しており、この約−１の勾配は、硬い粒子に対して観察される約−２〜−４の勾配よりも小さくなっている。通常マイクロバブルは、約−１の勾配を与える。交換デバイスからのマイクロバブル解放または放出は、超音波によっても検出され得る。

図２〜図５に見られるように、粒子カウントの数は、材料が交換デバイスを通ってある時間または容積だけ流れた後、減少し、かつ横ばいとなる。しかしながら、図２または図３に示されるように、本発明の実施形態における接触作用によって処理される交換デバイスは、マイクロバブルを原因とする粒子カウントの最低数を達成し、かつ本発明の実施形態における接触作用によって同様に処理されなかった対照交換デバイスと比較して液体においてより速やかにその数を達成する。同様な効果が、図２と比較してより小さな定格細孔サイズを有する交換デバイスに対する図４または図５において示されている。粒子カウントの最低数は、液体の所定の容積が処理された後、または交換デバイスが使用された時間後に達成されたレベルまたは量である。一部の実施形態において、交換デバイスとの液体の接触は、１００分よりも少ない時間で、１ｍｌ／ｓｅｃよりも遅い速度で処理された液体において、約０．２ミクロンよりも大きいサイズのマイクロバブルの液体１ミリリットル当たりの粒子カウントが約１未満であることを生じさせる。一部の実施形態において、交換デバイスとの液体の接触は、５０分よりも少ない時間で、１ｍｌ／ｓｅｃよりも遅い速度で処理された液体において、約０．２ミクロンよりも大きいサイズのマイクロバブルの液体１ミリリットル当たりの粒子カウントが約１未満であることを生じさせる。一部の実施形態において、交換デバイスとの液体の接触は、図３に示されるように、約３０ホールドアップ容積よりも少ない液体が交換デバイスによって処理された後において、約０．２ミクロンよりも大きいサイズのマイクロバブルの該処理された液体１ミリリットル当たりのマイクロバブル粒子カウントが約１未満であることを生じさせる。一部の実施形態において、液体が交換デバイスと接触すると、図５に示されるように、約２０ホールドアップ容積よりも少ない液体が交換デバイスによって処理された後において、約０．２ミクロンよりも大きいサイズのマイクロバブルの該処理された液体１ミリリットル当たりのマイクロバブル粒子カウントが約１未満であることを生じさせる。

本発明の実施形態において、交換デバイスは、より大きな装置の一部分であり得る。例えば、フィルタまたは熱交換器は、流体ポンプと組み合わされて交換された流体を基板に配送する。ポンプおよび１つ以上の交換デバイスは、より大きなシステム、例えばリソグラフィトラックの一部分であり得る。一部の実施形態において、ポンプまたは他の液体移動デバイスを含む装置または方法は、液体を、交換デバイスと往復して、および基板に、または処理された液体においてマイクロバブルの量を最小にすることが望ましい場合、液体の第２の容積の中に移転するために使用され得る。

交換デバイスの面積は、適用における液体の流量および圧力に対して適正な、熱量およびまたは液体との物質交換を提供するように選択され得る。発明の一部の実施形態において、交換デバイスの面積は、約１００ｃｍ^２より大きくあり得、他の実施形態においては、１，０００ｃｍ^２よりも大きくあり得、さらに他の実施形態においては、１０，０００ｃｍ^２よりも大きくあり得る。液体が、これらの交換デバイスの表面特徴と接触すると、交換デバイスによって処理される液体の中に解放されるかまたは放出され得るバブルおよびまたはマイクロバブルの異種凝集が減じる。

液体が交換デバイスの１つ以上の表面特徴と接触している場合、装置は、交換デバイスによって処理される液体をさらに含み得る。液体が装置内の交換デバイスの１つ以上の表面特徴と接触するかまたは配置されることにより、交換デバイスの表面特徴を経由した液体中のマイクロバブルの量は、液体が交換デバイスの表面特徴と接触しない場合の液体中のマイクロバブルの量よりも低い量にまで減少する。

マイクロバブル粒子カウントは、１ｍｍよりも小さい平均直径を有する気体バブルを指すよう意図されており、一部の実施形態においては５０ミクロンより小さいかまたは等しく、他の実施形態においては約１ミクロンより小さく、さらに他の実施形態においては約０．２ミクロンまたはそれよりサイズが小さい平均直径を有する気体バブルを指すように意図されている。

交換デバイスが多孔性の膜を含む場合、膜は、目標材料、例えば微生物、粒子、ゲル、または他の目標材料を、浸透液において望ましいレベルになるまでフィード流体から除く構造を有し得る。一部の実施形態において、膜の構造は、フィード流体からふるい分けることによって適用における目標材料の９９％（２ＬＲＶ）以上を保持するように選択され得る。一部の実施形態において、フィルタは、定格細孔サイズ、０．０５ミクロン以下の目標材料に対して約２以上のＬＲＶを有し、他の実施形態においては、０．０１ミクロン以下の目標材料に対して約２以上のＬＲＶを有している。

本発明の様々な局面は、次の非制限的な例を参照して例示される。以下の例は、本発明の教示に貢献するしくみの単なる代表であり、本発明は、次の例によって制限されない。

（実施例１）
この例は、本発明の一部の実施形態に対して使用される一般的な試験手順および材料を記述する。これらの例における試験は、室温で粘度２．４ｃＰおよび表面張力２８．６ダイン／ｃｍを有する溶解力のある乳酸エチルを使用して実行された。他の液体も同様な条件の下で試験され得、フォトレジストを含む光化学反応により生成した液体、上面および底面反射防止被覆、誘電体のスピン、有機分子を含みまたは水、試薬を含む様々な溶剤、ならびに有機溶剤、界面活性剤も含む、基板を洗浄および被覆する試薬を含む被覆合成物を含みえるが、限定されない。

試験機構は、次の機器を取入れた：Ｍｙｋｒｏｌｉｓ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ （Ｂｉｌｌｅｒｉｃａ，ＭＡ）から入手可能なＩｎｔｅｌｌｉｇｅｎ（登録商標）Ｐｈｏｔｏｃｈｅｍｉｃａｌ Ｄｉｓｐｅｎｓｅ Ｓｙｓｔｅｍ、ＣＫＤストップ／サックバック弁、Ｏｍｅｇａ（登録商標）Ｏｍｕｎｉ−Ａｍｐ（登録商標）ＩＩＩ信号増幅器を有するＴｅｋｔｒｏｎｉｘ（登録商標）ＴＤＳ３０３２オシロスコープ、ＰＭＳ Ｌｉｑｕａｌａｚ ＳＯ２粒子カウンタ、０．０５μｍ（ミクロン）ＩＭＰＡＣＴ（登録商標）Ｐｌｕｓフィルタ、０．０１μｍＩＭＰＡＣＴ（登録商標）Ｐｌｕｓフィルタ、およびＭｙｋｒｏｌｉｓ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ （Ｂｉｌｌｅｒｉｃａ，ＭＡ）から入手可能なＡｓｓｉｓｔ（登録商標）Ｆｌｕｓｈｉｎｇ Ｓｈｅｌｌ、１リットルＳａｖｉｌｌｅｘ ＰＦＡ カウンタ，１／４’’ＯＤ ＰＦＡ管状材料。

Ｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎ（登録商標）は、０．８３３ｍｌ／ｓで５ｍｌの流体を分配するように設定された。浄化容積は０．２ｍｌであり、分配速度は０．２ｍｌ／ｓであった。フィードタイムは３秒に設定された。ベントタイムが１秒に設定され、濾過速度が５ｍｌ／ｓに設定された。ベンティングおよび浄化の両方が各サイクル中に起きた。フィード圧力は約１３ｐｓｉであった。

図１に示されているように、分配システムの出口ラインは、Ｌｉｑｕｉｌａｚ ＳＯ２光学的粒子カウンタに接続された。粒子カウンタの最小のチャンネルは、０．２μｍ（ミクロン）である。粒子カウンタは、バブルと粒子とを容易に区別し得ない。フィルタが正しい位置にある状態で、粒子カウントが非常に低いバックグランドに達した後、各新しいフィルタが設置され、カウンタによって示された粒子レベルが、試験中の分配ラインにおけるマイクロバブルのレベルを示した場合、粒子カウントとマイクロバブルカウントとを区別する方法が開発された。実験機構のスケッチが、図１に示されている。

様々な処理が交換デバイス表面で使用された。周知の方法がベースラインとして使用され、様々なフィルタ開始手順で粒子カウントを減じる処理を比較した。「周知の」方法は：設置後流体をフィルタの中に導入するためにベントの呼び水を５回、次にプログラムされた処方で直ちに呼び水を開始する、として定義された。上流濡れの後１時間フィルタを浸透する：フィルタ設置、およびベントの呼び水を５回実行することによる上流濡れの後、フィルタは正しい位置に１時間保たれた。次に呼び水が開始された。設置および上流濡れの後、流体を加圧。これらの条件は、フィルタの加圧はフィルタ開始の改善に貢献することを実証するために使用された。条件のこのセットは、ベントの呼び水動作によってフィルタの上流を濡らした後、流体に一定の圧力を提供することによって、フィルタは速やかな開始を有することを実証するために使用された。さらに、流体を加圧する時間は変化させられ、加圧時間のフィルタ開始に対する影響を調査した。

本発明の実証実施形態のための実験手順は、ポンプに微孔性のフィルタ交換装置を含み、かつシステムのバックグランドが、液体内の粒子カウントサイズが０．２ミクロンより大きい場合において、濾過された液体の各１ミリリットル当たり１粒子カウントよりも少なくなり、かつカウントが安定するまで、フィルタが正しい位置にある状態でポンプのプログラムされた処方を使用して、液体を分配することを含んだ；システムを止め、フィルタを新しいフィルタと交換する；「ベントの呼び水」を５回運転して、フィルタの中に流体を導入する。次の試験が実行され、結果が図２〜図５に概括されている。

試験＃１ 直ちに分配を開始する（図２〜図５）
試験＃２ フィルタを１時間浸透させ、次に分配を開始する。（図２〜図３）
試験＃３ ポンプデフォルトフィードチャンバ圧力を使用して流体を加圧し、１時間または１５分間１３ｐｓｉに設定し、次に分配を開始する（図２〜図５）
システムが、液体内の粒子カウントサイズが０．２ミクロンより大きい場合において、濾過された液体の各１ミリリットル当たり１粒子カウントよりも少なくなる状態に達し、かつカウントが安定したとき、試験を終了する。

表１は、例におけるこの試験に対する粒子データの概要を提供する。設置後１時間フィルタを浸透させると、フィルタを設置して直ちに流体を上流に導入するよりも粒子カウントが減じることをそれは示している。しかしながら、フィルタの上流を濡らした後、流体に一定の圧力を提供することが、マイクロバブルのための凝集部位を通常生じ得る膜および筐体の割れ目または他の表面特徴の中に、流体をゆっくりとかつ効果的に押し込めるために使用され得る。同様な方法が、液体と接触する他の交換デバイスおよび表面に捕えられた気体を移動させるために使用され得る。フィルタまたは他の交換デバイスから気体が移動されることの利益は、交換デバイス開始時間が改善され、かつ図２〜図５に示され、表１に概括されたように、液体中のマイクロバブルが、時間と共に速やかに低レベルに低減することである。運転開始に対する同様の利益が、液体を処理しまたは調整するために使用される他のデバイス、例えば熱交換器、中空のファイバ接触器、フィルタ、または膜によって囲まれた電極に対しても達成され得ることが期待されている。

液体でデバイスを濡らした後、液体に適用される圧力を増加させる効果は、液体中のマイクロバブルの形成を減じることが期待されている。液体に適用される圧力は、デバイスの動作限界内であることにより、コンポーネントは圧力によって損傷を受けない。液体に適用される圧力は、上記液体を利用する装置の動作限界内であることにより、装置は、外圧または圧力差によって故障を引き起こされない。特定のデバイスに対する最良の圧力は、デバイス（デバイスの表面と比較した表面エネルギー）温度、およびデバイスの割れ目の中の気体と接触する液体に依存する。圧力はオペレータによって決定され得る。例において、Ｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎ２ポンプのフィードチャンバ圧力の現行の製造設定は、１３ｐｓｉであった。

粒子カウントが減少するとき流体損失を最小にすることが望ましい場合、流体は、図１に示されているように、例えばベントラインを介して、リザバーへリサイクルされ得る。流体のこのリサイクリングは、流体カウントおよびサイズがプロセス仕様書を下回るまで続き得る。弁が、リザバーとプロセス分配点との間で流体を切り替えるために使用され得る。

図２〜図５で報告された粒子データは、さまざまなフィルタ開始処理条件に対するフィルタから出て来る粒子カウントを示した。粒子データは１分間隔で収集された。試験は、０．０５μｍ（図２および図３）ならびに０．０１μｍのＩｍｐａｃｔ Ｐｌｕｓ ＵＰＥ フィルタ（図４および図５）を使用して実行された。粒子カウントは、０．０５μｍおよび０．０１μｍフィルタに対して、分配時間および分配容積それぞれに対してプロットされた。

「周知の」方法によって開始された０．０５μｍフィルタに対して、粒子カウントは、２６０分の分配時間を表した後において、５０００ｍＬ流体（ほぼ１００ホールドアップ容積）を分配した後において、液体内の粒子カウントサイズが０．２ミクロンより大きい場合において、濾過された液体の各１ミリリットル当たり１粒子カウントに達しなかった。流体をフィルタの中に導入した後、分配流体において１時間フィルタを浸透させることによって、フィルタ開始が改善された。周知の方法と比較して、浸透後の粒子カウントは、約２００分、すなわち約３７００ｍＬ分配容積（処理された液体の約７０分配容積）で、液体内の粒子カウントサイズが０．２ミクロンより大きい場合において、濾過された液体の各１ミリリットル当たり１粒子カウントを下回った。フィルタ上流を濡らした後、１時間１３ｐｓｉでフィルタを加圧することによって、フィルタ開始が有意に改善された。１時間圧力接触に対する粒子カウントは、７５分、すなわち約１４００ｍＬ分配容積（１フィルタカートリッジにつき５５ｍＬホールドアップ容積で、約３０ホールドアップ容積以下）で、液体内の粒子カウントサイズが０．２ミクロンより大きい場合において、濾過された液体の各１ミリリットル当たり１粒子カウントを下回るまで低下した。同じ条件で処理された２つのフィルタは、非常に整合のとれた結果を示した。（図２（＃１および＃２）を参照）。結果は、交換デバイスの処理が、液体の中に放出された異種のものから成り立って凝集されたマイクロバブルを原因とする粒子カウントの数を減少させるために使用され得ることを示す。これらの結果は、本発明の実施形態における液体が装置内の微孔性の膜フィルタ交換デバイスの表面特徴と接触するかまたは配置されることによって、フィルタの表面特徴を経由した液体中のマイクロバブルの量が、液体がフィルタの表面特徴と接触しない場合（周知の方法）の液体中にあるフィルタの表面特徴を経由した液体中のマイクロバブルの量よりも少ない量まで減じることを示している。

フィルタを設置し、上流を濡らした後に、１３ｐｓｉで流体を加圧することの、フィルタ開始時の有益な効果は、０．０１μｍフィルタに対しても観察された。図４および図５に示されているように、フィルタが、設置され上流を濡らされた後１時間１３ｐｓｉで加圧されたとき、システムはカウント／ｍＬ＞０．２μｍを下回るために約５０分、すなわち約９００ｍＬ分配容積（約２０交換容積以下）を要しただけであった。これと比較して、フィルタが「周知の」方法によって開始されたとき、その粒子レベルに達するために、約２００分、すなわち３７００ｍＬ（約７０交換容積）を要した。

流体を加圧する時間が、フィルタ開始の要因であるようだ。流体を１時間加圧するときに粒子性能は、１５分間加圧するよりわずかに良かった；「周知の」方法と比較されるとき、両方の処理は、フィルタ開始時において低減した粒子カウントを示した。

本開示は、その特定の好ましい実施形態に関してかなりの詳細を提供したが、他のバージョンも可能である。従って、添付の請求項の精神および範囲は、この明細書内に含まれた記述および好ましいバージョンに限定されるべきではない。

Claims (12)

1. 基板に分配するための液体中のマイクロバブルを減少させるための方法であって、
   交換デバイスの１つ以上の表面特徴から気体を除去するために、交換デバイスを低減した圧力に晒すステップであって、前記交換デバイスがハウジングに連結されており、前記ハウジングが、入口と、出口と、ベントと、を有しており、前記入口及び前記出口は、液体を提供するリザバーに連結される、交換デバイスを減圧に晒すステップと、
   前記液体内のマイクロバブルの形成を減少させるために、前記液体に圧力を適用するステップと、
   圧力がかけられた状態で、前記交換デバイスのサブミクロン濾過膜に液体を通過させるステップであって、前記交換デバイスの前記１つ以上の表面特徴を前記液体と接触させることを含む、ステップと、
   前記ベントを介して該液体の量をリサイクルするステップと、
   を包含する、方法。
2. 前記接触は、前記交換デバイスの前記サブミクロン濾過膜の１つ以上の表面特徴から気体を移動させる又は溶解させることを包含する、請求項１に記載の方法。
3. 前記接触は、前記交換デバイスの前記サブミクロン濾過膜の１つ以上の表面特徴から気体を前記液体の中に移動させて溶解させることを包含する、請求項１に記載の方法。
4. 前記液体は有機溶剤を含む、請求項１に記載の方法。
5. 前記液体を基板上に分配する作用をさらに包含する、請求項１に記載の方法。
6. 前記基板は銅を備える、請求項５に記載の方法。
7. リサイクルのための前記リザバーと分配のための処理分配点との間で液体を切り替えることをさらに包含する、請求項１に記載の方法。
8. 前記サブミクロン濾過膜は、０．０５ミクロン以下の細孔サイズを有している、請求項１に記載の方法。
9. 前記サブミクロン濾過膜は、０．０１ミクロン以下の定格細孔サイズを有している、請求項１に記載の方法。
10. 前記液体は界面活性剤を含む、請求項１に記載の方法。
11. 前記液体はリソグラフィックプロセスにおいて使用される、請求項１に記載の方法。
12. 前記１つ以上の表面特徴は第１の表面エネルギーを有し、
    前記液体は、前記交換デバイスと異なる第２の表面エネルギーを有し、前記交換デバイスは、液体内のマイクロバブルを不均一の方法で１つ以上の気体捕獲表面で形成させる、請求項１に記載の方法。