KR101262410B1

KR101262410B1 - 미소 기포를 감소시키도록 유체를 처리하는 방법 및 장치

Info

Publication number: KR101262410B1
Application number: KR1020077027430A
Authority: KR
Inventors: 조세프 자흐카; 아이웬 우
Original assignee: 엔테그리스, 아이엔씨.
Priority date: 2005-04-25
Filing date: 2006-04-25
Publication date: 2013-05-08
Also published as: TWI372073B; JP2008539075A; US9333443B2; WO2006116385A1; CN101189060A; JP2014208341A; JP5586845B2; TW200706227A; JP5911526B2; US8777189B2; EP1874446A1; US20090045140A1; KR20080006627A; US20140283684A1

Abstract

본 발명의 버전은 열 또는 질량 교환 장치에 의해 처리된 액체 중에 미소 기포를 감소시키는 방법을 포함한다. 교환 장치는 액체에 의해 제거되는 틈 및 표면 내에 가스를 가짐으로써 조절될 수 있다. 상기 방법은 미소 기포의 개수가 감소된 액체를 마련하도록 사용될 수 있다.

Description

미소 기포를 감소시키도록 유체를 처리하는 방법 및 장치{METHOD AND APPARATUS FOR TREATING FLUIDS TO REDUCE MICROBUBBLES}

본 발명은 미소 기포를 감소시키도록 유체를 처리하는 방법 및 장치에 관한 것이다.

미립자 등의 기포는 반도체 웨이퍼 표면에 점 결함을 초래할 수 있다. 포토리소그래피 등의 공정 중에, 기포는 코팅에 문제를 초래할 수 있고, 예컨대 광을 집속하는 렌즈로서 작용할 수 있어 기포 크기에 비례하여 에러를 확대시킬 수 있다. 미립자는 여과에 의해 액체로부터 효율적으로 제거될 수 있다. 그러나, 액체로부터 미소 기포의 제거가 특히 도전 과제이다.

미소 기포는 액체 중에 용해된 가스가 표면 상에 기포를 응집시킬 때에 표면 근처에 형성될 수 있다. 법칙으로 정해지길 원하지는 않지만, 작은 가스 기포에서의 압력이 매우 높기 때문에, 가스 기포가 자생적으로 형성하는 데에 바람직하지 않다. 기포는 기포의 압력이 낮게 될 수 있도록 기포의 곡률 반경이 상대적으로 클 수 있는 표면에 형성되거나 그 표면에서 성장될 수 있다. 기포는 액체의 압력이 강하되어 가스가 용액 밖으로 나올 때에 표면에 형성될 수 있다. 유체가 가스로 포화되지 않으면, 기포가 형성되지 않게 된다. 시스템에서의 압력 강하가 낮으 면, 기포는 물론 덜 형성하게 된다.

액체 중에 미소 기포를 감소시키는 본 발명의 실시예의 방안은 기포의 응집 지점을 최소화시키는 것을 포함한다. 한가지 방안은 교환 장치 하우징, 박막 표면 및 관벽을 비롯하여 액체와 접촉하도록 표면을 처리하는 것이다. 이 표면은 액체에 의해 젖게 될 수 있거나 표면 크랙의 수가 감소될 수 있거나 실질적으로 표면 크랙이 없어질 수 있다. 액체와의 표면 상호 작용의 습식 물성은 액체가 표면을 코팅하게 하고 표면의 공기 포켓을 제거하게 한다. 장치 표면의 틈 내에 포획된 공기가 있으면, 유체의 습식 물성은 액체가 크랙 내로 유입되게 한다. 액체는 크랙 내의 가스에 압력을 가할 수 있다. 헨리의 법칙에 따르면, 압력이 높을수록, 액체에 용해될 수 있는 가스가 많아지게 된다.

본 발명의 일실시예는 하나 이상의 미소 기포 응집 표면부 및/또는 미소 기포 포획 표면부를 포함하는 표면 특징부를 가질 수 있는 교환 장치를 포함하는 장치이다. 교환 장치는 하우징 내에 교환 표면을 포함하고, 하우징은 교환 장치에 의해 사용 또는 처리되는 다양한 유체를 위한 하나 이상의 입구 및 출구를 가질 수 있다. 몇몇 실시예에 있어서, 하우징은 액체 입구와 액체 출구를 포함하고, 선택적으로 배기구 또는 배수구 등의 다른 유체 포트를 포함할 수 있다. 교환 장치에 의해 처리되는 유체를 생성시키는 장치는 처리된 액체를 기판으로 제공하도록 액체 출구에 연결된 도관을 더 포함할 수 있다.

장치는 교환 장치에 의해 처리되는 액체를 더 포함하는데, 액체는 교환 장치의 표면 특징부와 접촉 상태에 있다. 장치 내에서 교환 장치의 표면 특징부와 액체의 접촉 또는 배치는 교환 장치의 표면 특징부와 접촉된 액체 중의 미소 기포의 양을 교환 장치의 표면 특징부와 액체의 접촉이 없는 경우에 액체 중에 있는 미소 기포의 양보다 작은 양으로 감소시킨다.

상기 장치의 몇몇 실시예에 있어서, 교환 장치의 표면 특징부와 액체의 접촉은 교환 장치의 표면 특징부에 존재하는 가스를 제거한다. 장치의 몇몇 실시예에 있어서, 교환 장치의 표면 특징부와 액체의 접촉은 교환 장치의 표면 특징부 내에 포획 또는 배치된 가스를 액체로 용해시킨다. 몇몇 실시예에 있어서, 표면 특징부와 액체의 접촉은 제거 및 용해의 조합을 포함한다.

본 발명의 일실시예는 교환 표면 상에 액체의 접촉 또는 배치가 교환 장치의 표면 특징부와 접촉하는 액체로부터 생기는 미소 기포 미립자 카운트의 개수를 감소 또는 저감시키도록 교환 장치의 하나 이상의 미소 기포 응집 표면부 및/또는 미소 기포 포획 표면부를 갖는 표면 특징부를 액체와 접촉시키는 단계를 포함할 수 있는 방법이다. 상기 접촉은 미소 기포 미립자 카운트의 개수를 교환 장치의 표면 특징부와 액체의 접촉이 없는 경우에 달성되는 것보다 개수가 작은 양으로 감소시킨다. 몇몇 실시예에 있어서, 접촉은 교환 장치의 표면 특징부에 존재하는 가스를 액체에 의해 제거하는 것을 포함한다. 다른 실시예에 있어서, 접촉은 교환 장치의 표면 특징부에 존재하는 가스를 액체에 용해시키는 것을 포함한다. 몇몇 실시예에 있어서, 표면 특징부와 액체의 접촉은 제거 및 용해 행위의 조합을 포함한다.

상기 방법은 액체와 교환 장치 간에 물질, 에너지 또는 이들의 조합을 교환하는 행위를 더 구비 또는 포함할 수 있다. 예컨대, 교환 장치는 액체로부터 미립자, 겔 또는 이온 오염 물질을 제거하는 필터일 수 있다. 교환 장치는 액체에 열을 추가하고/추가하거나 액체로부터 열을 제거하는 중공관 열교환기일 수 있다. 교환 장치는 미립자 또는 체질 가능한 재료 및/또는 이온 대전된 재료를 제거하고, 또한 처리된 액체를 하나 이상의 기판 상에 코팅 또는 분배하기 전에 조절하도록 액체에 열을 추가하거나 액체로부터 열을 제거하는 필터 및 열교환기를 포함할 수 있다.

교환 장치의 표면 특징부와 액체의 접촉은 교환기의 표면 특징부 내의 가스를 액체로 제거하거나 용해시키기 위해 교환 장치의 표면과 접촉하도록 액체를 압축하는 행위를 포함할 수 있다.

본 발명의 일실시예는 하우징 내의 다공질 또는 미소 다공질 박막의 하나 이상의 미소 기포 응집 표면부 및/또는 미소 기포 포획 표면부를 웨이퍼를 처리하는 데에 사용되는 액체와 접촉하는 행위를 포함할 수 있는 방법이고, 접촉 방식은 액체 내로 도입된 다공질 박막의 표면 특징부로부터 미소 기포 미립자 카운트의 개수를 감소시킨다. 이 카운트의 개수는 다공질 박막의 표면 특징부와 액체의 접촉이 없는 경우보다 낮다. 상기 방법은 액체를 여과하는 행위를 더 포함할 수 있다.

몇몇 실시예에 있어서, 접촉은 다공질 박막의 표면 특징부로부터 가스를 제거하는 것을 포함한다. 다른 실시예에 있어서, 접촉은 다공질 박막의 표면 특징부로부터의 가스를 액체에 용해시키는 것을 포함한다.

상기 방법은 유기 용제 또는 계면 활성제를 포함하는 액체를 처리하는 데에 사용될 수 있다. 상기 방법은 반사 방지 코팅(상부 및 바닥), 포토레지스트 또는 현상제와 같이 리소그래피 공정에 사용되는 액체를 처리하는 데에 사용될 수 있다.

기포의 응집 지점을 최소화하는 한가지 방법은 크랙 또는 공동을 유체로 충전하는 것이다. 이것은 크랙 또는 공동을 유체로 충전함으로써 달성될 수 있고, 크랙 또는 공동 내의 공기를 액체로 제거함으로써 행할 수 있다. 예컨대, 필터 등의 교환 장치가 장치 및 박막의 틈으로부터 가스를 제거하도록 감압을 받은 다음에 액체로 충전되면, 액체는 박막의 틈으로 유입될 수 있다. 다른 실시예에 있어서, 유체를 압축하고 액체를 가스가 포획된 장치의 틈 내로 압박하는 것이 가능할 수 있다. 이들 방법 및 처리는 별개로 사용되거나 조합될 수 있다. 또한, 이들 방법 및 처리는 용제 증기와 박막을 접촉시키거나 장치를 탈기된 용제와 접촉시키는 것과 같이(이들로 제한되지 않음) 장치 표면 및 틈 내에 포획된 가스를 감소시키거나 제거하는 다른 방법에 사용될 수도 있다. 이들 처리의 결과로서, 교환 장치 표면과 접촉하는 액체는 미소 기포 함량이 감소되거나 미소 기포가 실질적으로 액체로부터 제거된다. 미소 기포의 제거는 보수 점검을 위한 장비의 비가동 시간을 감소시킬 수 있다. 몇몇의 경우에, 교환 장치를 갖춘 장치, 예컨대 미립자 필터를 갖춘 유체 펌프의 시작 공정은 펌프에 의해 운반된 유체 내에 미소 기포의 탈기 또는 형성을 감소시키도록 변경될 수 있다. 교환 장치의 액체 접촉 표면으로부터 가스의 제거는 기존의 펌프와 여과 기법이 펌프 작동을 최적화하도록 사용되게 한다.

본 발명의 버전은 열 또는 물질 교환에 의해 처리된 액체 중의 미소 기포를 감소시키는 방법 및 장치를 포함한다. 몇몇 실시예에서, 액체는 교환 장치의 표면 특징부로부터 액체 중의 가스 기포 또는 미소 기포의 불균일 응집을 초래할 수 있는 교환 장치의 표면으로부터 상이한 표면 에너지를 갖는 액체를 특징으로 할 수 있다. 이 액체의 예로는 광 화학 물질과, 유기 용제와, 유기 용제를 포함하는 시약 및 코팅 합성물과, 계면 활성제를 또한 포함할 수 있는 기판 세정 및 코팅용 시약을 포함하지만 이것으로 제한되지 않는다. 상기 방법 및 장치는 반사 방지 코팅, 포토레지스트 또는 현상제와 같이 리소그래피 공정에 사용되는 액체를 처리하는 데에 사용될 수 있다. 열 교환, 물질 교환 또는 이들의 조합에 의한 액체의 처리는 다공질 박막, 중공 섬유, 박막 다이아프램, 관 및/또는 이들 및 다른 구조의 조합과 같은 구조와 액체를 접촉시키는 것을 포함하지만 이것으로 제한되지 않는다. 일실시예에 있어서, 미소 기포 또는 액체로 그 전달은 필터 또는 높은 표면적 장치에 의해 처리되는 액체에 의한 습윤 후에 필터 또는 높은 표면적 구조를 압축함으로써 열 교환 장치와 같이 액체와 접촉하는 필터 또는 높은 표면적 구조에서 감소될 수 있다. 다른 실시예에 있어서, 필터 하우징 및 박막 또는 다른 높은 표면적 구조 내의 가스의 일부는 액체에 의한 습윤 전에 제거된다.

본 발명의 버전은 열 교환 장치, 필터와 같은 물질 교환 장치 및 액체 중의 기포를 응집시키도록 기능할 수 있는 표면을 갖는 다른 장치에 의해 처리되는 액체 중의 미소 기포의 양을 감소시키도록 제조된 합성물을 포함한다. 미소 기포의 양이 감소되거나 미소 기포가 실질적으로 없는 처리된 액체 합성물의 예는 광 화학 물질과, 유기 용제와, 유기 용제를 포함하는 시약 및 코팅 합성물과, 계면 활성제를 또한 포함할 수 있는 기판 세정 및 코팅용 시약을 포함하지만 이것으로 제한되지 않는다.

일실시예에 있어서, 장치 표면으로부터 액체 내로 미소 기포 또는 그 전달은 필터 또는 높은 표면적 장치에 의해 처리된 액체에 의한 습윤 후에 필터 또는 높은 표면적 구조를 압축함으로써, 액체를 처리 또는 운반하는 필터 또는 높은 표면적 구조에서 감소될 수 있다. 다른 실시예에 있어서, 필터 하우징과 박막 또는 다른 높은 표면적 구조 내의 가스의 일부는 액체에 의한 습윤 전에 제거되고, 선택적으로 액체에 의한 습윤 후에 액체가 압축될 수 있다. 다른 실시예에서, 필터 하우징 및 박막 또는 다른 높은 표면적 구조 내의 가스는 처리될 액체에서 용해성이 높은 가스 또는 증기와 교환되고, 선택적으로 구조와 접촉하는 액체는 압축될 수 있다.

합성물의 일실시예는 미립자 크기가 약 0.2 미크론보다 큰 유체의 각 밀리미터에 대해 1 미만의 미립자 카운트를 갖는 것을 특징으로 할 수 있는 0.05 미크론 이하의 세공 크기의 정격 필터에 의해 여과되는 액체 용적을 포함할 수 있다. 합성물은 액체와 접촉하는 기판을 더 포함할 수 있고, 기판은 구리, 실리콘, 알루미늄 또는 이산화규소를 포함할 수 있다. 합성 액체는 유기 용제, 계면 활성제, 분산된 폴리머, 용해성 폴리머, 코팅 합성물, 포토리소그래피 공정에 사용되는 합성물 및 다른 액체를 포함할 수 있다.

일실시예는 하우징 내의 다공질 박막으로부터 가스를 제거하고 다공질 박막을 액체로 덮는 행위를 포함하는 방법이다. 상기 방법은 액체를 다공질 박막으로 여과하거나, 다공질 박막에 의해 여과된 액체를 기판 상에 분배하는 행위를 더 포함할 수 있다. 상기 방법은 다공질 박막을 덮도록 액체를 압축하는 행위를 포함할 수 있다. 상기 방법은 0.05 미크론 이하의 세공 크기의 정격 다공질 박박에 의해 여과된 액체를 기판 상에 도포하는 행위를 포함할 수 있고, 액체는 도포된 액체의 각 밀리미터에 대해 1 미만의 미립자 카운트를 갖는 것을 특징으로 하며, 미립자 크기는 약 0.2 미크론보다 크다.

장치의 일실시예는 액체와 함께 하우징 내에 0.05 미크론 이하의 세공 크기의 정격 다공질 박막을 포함할 수 있고, 다공질 박막에 의해 여과된 액체는 여과된 액체의 각 밀리미터에 대해 1 미만의 미립자 카운트를 갖는 것을 특징으로 할 수 있으며, 미립자 크기는 약 0.2 미크론보다 크다. 상기 장치는 여과된 액체를 기판에 제공하도록 노즐 등의 출구나 다른 적절한 형태의 관을 더 구비할 수 있다.

본 발명의 일실시예는 처리된 액체를 마련하도록 단독으로 또는 보다 큰 장치의 일부로서 사용될 수 있는 필터 또는 열 교환 장치 등의 처리 장치를 구비한 키트이다. 0.05 미크론 이하의 세공 크기의 정격 필터를 갖는 실시예에 있어서, 액체는 여과된 액체의 각 밀리미터에 대해 1 미만의 미립자 카운트를 갖는 것을 특징으로 할 수 있으며, 미립자 크기는 0.2 미크론보다 크다. 키트는 처리 장치와 이 처리 장치를 설치하는 지시를 내리는 지시부 또는 액세서를 포함하여, 교환 장치의 표면으로부터 미소 기포 카운트의 개수를 감소시킬 수 있다. 처리 장치는 장치 또는 도관에 설치될 수 있고, 처리 장치로부터 가스를 제거하고 처리 장치를 액체로 습윤시키는 행위를 포함할 수 있다.

합성물의 다른 실시예는 하우징 내의 교환 장치에 의해 처리된 액체를 포함할 수 있다. 교환 장치는 다공질 박막, 중공 섬유 또는 하우징 내의 액체와 접촉하는 다른 표면일 수 있지만 이것으로 제한되지 않는다. 하우징 및 접촉 표면의 가스는 열교환된 또는 물질 교환된 액체가 장치 내의 박막에 의해 처리된 액체의 각 밀리미터에 대해 1 미만의 미립자 카운트를 갖도록 액체에 의해 제거된다. 합성물의 일실시예는 하우징 내의 0.05 미크론 이하의 세공 크기의 정격 다공질 박막에 의해 여과된 액체를 포함할 수 있고, 박막 및 하우징의 가스는 여과된 액체가 0.05 미크론 이하의 세공 크기의 정격 미소 다공질 박막에 의해 여과된 액체의 각 밀리미터에 대해 1 미만의 미립자 카운트를 갖도록 액체에 의해 제거되고, 액체 내의 미립자 카운트 크기는 0.2 미크론보다 크다. 하우징 및 박막의 액체는 외부 압력을 받을 수 있다. 처리된 액체는 광 화학 물질과, 유기 용제와, 유기 용제를 포함하는 시약 및 코팅 합성물과, 계면 활성제를 또한 포함할 수 있는 기판 세정 및 코팅용 시약을 포함하지만 이것으로 제한되지 않는다. 합성물은 처리된 액체가 도포 또는 분배되는 기판을 더 포함할 수 있다.

본 발명의 이들 및 다른 특징, 양태 및 이점은 이하의 설명, 첨부된 청구범위 및 첨부 도면과 관련하여 보다 잘 이해될 것이다.

도 1은 하우징 내에 다공질 박막이 있는 물질 교환 장치의 비제한적인 실시예를 포함하는 개략도이다. 교환 장치는 처리된 유체 용적을 기판 상으로 운반하는 데에 사용될 수 있는 장치의 일부이다. 처리된 유체는 박막에 의해 여과된 액체의 각 밀리미터에 대해 1 미만의 미립자 카운트를 가질 수 있고, 액체 중에 미립자 카운트 크기는 0.2 미크론보다 크다.

도 2는 박막에 의해 처리된 액체의 각 밀리미터에 대해 1 미만의 미립자 카운트를 가질 수 있는 합성물 및 이 합성물의 제조 방법을 특징으로 하는 실험적인 미립자 카운트 데이터를 도시하는데, 액체 중의 미립자 카운트 크기는 0.2 미크론보다 크다. 그래프는 여러 액체와 적심 또는 압축 등의 교환 처리에 대해 ML당 미립자 카운트의 크기가 0.2보다 큰 미립자의 수(이하 "미립자/mL>0.2 미크론"라 한다) 대 시간을 도표로 만들어 0.05 ㎛ UPE 필터의 미립자 성능을 예시한다.

도 3은 박막에 의해 처리된 액체의 각 밀리미터에 대해 1 미만의 미립자 카운트를 가질 수 있는 합성물 및 이 합성물의 제조 방법을 특징으로 하는 실험적인 미립자 카운트 데이터를 도시하는데, 액체 중의 미립자 카운트 크기는 0.2 미크론보다 크다. 그래프는 여러 액체와 교환 처리에 대해 미립자/mL>0.2 미크론 대 분배된 액체의 용적을 도표로 만들어 0.05 ㎛ UPE 필터의 미립자 성능을 예시한다.

도 4는 박막에 의해 처리된 액체의 각 밀리미터에 대해 1 미만의 미립자 카운트를 가질 수 있는 합성물 및 이 합성물의 제조 방법을 특징으로 하는 실험적인 미립자 카운트 데이터를 도시하는데, 액체 중의 미립자 카운트 크기는 0.2 미크론보다 크다. 그래프는 여러 액체와 교환 처리에 대해 미립자/mL>0.2 미크론 대 시간을 도표로 만들어 0.01 ㎛ UPE 필터의 미립자 성능을 예시한다.

도 5는 박막에 의해 처리된 액체의 각 밀리미터에 대해 1 미만의 미립자 카운트를 가질 수 있는 합성물 및 이 합성물의 제조 방법을 특징으로 하는 실험적인 미립자 카운트 데이터를 도시하는데, 액체 중의 미립자 카운트 크기는 0.2 미크론보다 크다. 그래프는 여러 액체와 교환 처리에 대해 미립자/mL>0.2 미크론 대 분 배된 액체의 용적을 도표로 만들어 0.01 ㎛ UPE 필터의 미립자 성능을 예시한다.

본 발명의 합성물 및 방법을 설명하기 전에, 이들은 변경될 수 있기 때문에, 설명된 특별한 합성물, 방법론 또는 프로토콜로 제한되지 않는다는 것을 이해해야 한다. 또한, 설명에 사용된 용어는 단지 특별한 버전 또는 실시예를 설명하기 위한 것으로서, 첨부된 청구범위에 의해서만 제한될 본 발명의 범위를 제한할 의도는 없다는 것을 이해해야 한다.

본 명세서 및 첨부된 청구범위에서 사용된 바와 같이, 단수 형태는 문맥이 명백하게 달리 지시하지 않는다면 복수 언급을 포함한다는 것을 유념해야 한다. 따라서, 예컨대, "미소 기포"에 대안 언급은 하나 이상의 미소 기포 및 당업자에게 알려진 그 등가물 등에 대한 언급이다. 달리 정의하지 않는다면, 본 명세서에 사용된 모든 기술적 및 과학적 용어는 당업자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 갖는다. 본 명세서에 설명된 것과 유사하거나 등가인 방법 및 재료는 개시된 실시예, 이하에 설명되는 예시적인 방법, 장치 및 재료의 실시 또는 시험에 사용될 수 있다.

"선택적" 또는 "선택적으로"라는 의미는 이어서 설명되는 이벤트 또는 상황이 발생하거나 발생하지 않을 수 있다는 것이고, 그 설명은 이벤트가 발생하는 상황과 이벤트가 발생하지 않는 상황을 포함한다는 것이다.

액체와 접촉하는 열교환기, 관, 필터 또는 다른 큰 표면적 장치와 같은 액체 조절 장치로부터 가스를 제거하는 방법 및 행위는 장치에 의해 조절되는 액체 중에 미소 기포의 형성을 감소시키거나 방지하는 데에 유리한 지점에 사용될 수 있다. 그 방법 또는 행위로 인해 액체 조절 장치에 의해 처리되는 액체 중의 미소 기포를 효과적으로 제거 또는 감소시킬 수 있다. 액체는 교환 장치에 의해 처리될 수 있고, 열 교환, 물질 교환(물질 교환은 오염 물질의 여과와 흡착, 액체로부터 오염 물질의 화학 흡착, 유체에 대한 화학 물질의 첨가를 포함하지만 이것으로 제한되지 않음) 또는 이들의 조합과, 액체의 광화학적 또는 전기 화학적 처리 등의 다른 처리를 포함할 수 있지만 이것으로 제한되지 않는다.

방법 또는 행위는 유체의 각 밀리미터에 대해 미소 기포로부터 1 미만의 미립자 카운트를 갖는 것을 특징으로 할 수 있는 액체 합성물을 마련하는 데에 사용될 수 있는데, 미립자 또는 미립자 카운트의 크기는 약 0.2 미크론보다 크다. 상기 합성물은 액체가 분배되거나 도포된 기판을 더 포함할 수 있다. 기판은 고정식이거나 회전식일 수 있다. 기판은 반도체 웨이퍼 또는 평판 디스플레이 스크린일 수 있지만 이것으로 제한되지 않는다. 기판은 구리, 실리콘 또는 알루미늄을 포함하는 합금 또는 금속을 포함할 수 있다. 기판은 이산화규소, 플루오르 함유 유전체, 낮은 k 유전체 및 높은 k 유전체 등의 유전체를 포함할 수 있다. 합성물 액체는 유기 용제, 계면 활성제, 분산된 폴리머(dispersed polymer), 용해성 폴리머, 코팅 합성물, 포토리소그래피 공정에 사용되는 합성물 및 다른 액체를 포함할 수 있다.

본 발명의 버전은 교환 장치의 표면 특징부로부터 생기는 액체 중의 미소 기포 개수를 감소시키는 방식으로 액체와 접촉된 교환 장치로 액체를 처리함으로써 생성되는 합성물을 포함한다. 이 표면 특징부는 미소 기포 응집 표면부 및/또는 미소 기포 포획 표면부를 갖는 표면 특징부일 수 있다. 교환 장치는 중공관 열교환기와 같은 열교환 장치, 필터와 같은 물질 교환 장치(접선 방향 유동 포함), 이들의 조합 또는 이들 표면 특징부에 가스를 응집 또는 포획하도록 기능할 수 있는 표면 특징부를 갖는 열교환 표면을 갖는 다른 장치를 포함할 수 있다. 이들 응집된 가스 미소 기포 또는 포획된 가스의 포켓은 교환 장치에 의해 처리된 액체로 방출 또는 제공되어 미립자 카운트로서 관찰된다. 교환 장치는 하나 이상의 유체 입구 및 출구 포트와, 하나 이상의 배수구, 시료 포트 또는 배기 포트 등의 다른 선택적인 포트를 갖는 하우징 내에 수용될 수 있다. 교환 장치 하우징은 도관 등의 액체 운반 장치와, 다양한 펌프 또는 액체 공급 시스템, 예컨대 다이아그램 기반 펌프, 패들 휠, 액체를 운반하도록 압축될 수 있는 가요성 콘테이너, 연동 펌프, 원심 펌프 또는 압력 기반 시스템(이들로 제한되지 않음)에 연결될 수 있다. 다양한 실시예에 있어서, 교환 장치에 의해 처리된 액체는 교환 장치의 표면 특징부 위에서 유동한다.

교환 표면 상에서 액체의 접촉 또는 배치는 교환 장치의 표면 특징부로부터 액체 중의 미소 기포 미립자 카운트의 개수를 감소 또는 저감시킨다. 액체 중에 미소 기포 카운트의 개수를 감소시키는 액체의 접촉은 표면 특징부로부터 가스를 제거하는 것, 교환 유닛을 소정 시간 동안 유체 내에 적시는 것, 교환 표면과 접촉하도록 유체를 압축하는 것, 또는 이들 행위를 포함하는 조합을 포함할 수 있다. 교환 장치로부터 기포의 응집 지점을 최소화하는 한가지 방법은 공동을 액체로 충전시키는 것이다. 이것은 공극을 액체로 충전함으로써, 예컨대 공극 내의 공기를 액체로 제거함으로써 달성될 수 있다. 다른 실시예에 있어서, 필터 등의 교환 장치는 박막의 세공 및 틈과 같이 미소 기포를 포획 또는 응집시키는 장치 표면 특징부로부터 가스의 일부를 제거하도록 감압을 받을 수 있고, 그 후에 박막이 액체와 접촉될 수 있다. 다른 실시예에 있어서, 액체는 가스가 포획된 장치의 틈 내로 액체를 압박하도록 압축되어 가스를 제거하고/제거하거나 표면 특징부의 포획된 가스를 액체에 용해시킬 수 있다. 몇몇 실시예에 있어서, 액체는 교환 장치와 접촉하기 전에 탈기될 수 있어, 표면 특징부 내에 포획된 가스가 가스 불충분 액체로 용해될 수 있다. 다른 실시예에 있어서, 교환 장치는 이 교환 장치의 표면 특징부로부터 가스를 제거하도록 용해성이 높은 가스나 용제 증기와 접촉될 수 있다. 액체 또는 증기와 교환 장치의 이들 접촉 행위는 별개로 이용되거나 조합될 수 있다. 이들 행위 또는 처리의 결과로서, 교환 장치 표면과 접촉하는 액체는 미소 기포 함량이 감소되거나 미소 기포가 실질적으로 액체로부터 제거된다.

액체 중의 미소 기포를 감소시키는 행위는 이 행위가 동시에 발생할 수 있는 몇몇 경우에 임의의 특별한 순서로 제한되지 않는다. 예컨대, 교환 장치는 먼저 기포를 응집하는 표면 특징부로부터 가스를 제거하도록 감압을 받은 다음에 액체와 접촉된다. 일실시예에 있어서, 미소 기포 또는 액체 중의 그 형성은, 필터 또는 높은 표면적 장치에 의해 처리된 액체 내에 교환 장치를 침지시킨 후에 필터 또는 높은 표면적 구조를 압축시킴으로써 열교환 장치와 같이 액체와 접촉하는 필터 또는 다른 높은 표면적 구조에서 감소될 수 있다. 이와 달리, 기포를 응집하는 표면 특징부는 압력 하에서 액체와 접촉될 수 있다. 또 다른 실시예에 있어서, 감압, 액체 접촉 및 압력의 조합이 사용될 수 있다. 또한 액체로 전달되거나 제공될 수 있는 교환 장치의 기포를 응집하는 표면 특징부로부터 가스의 양을 감소시키도록 이들 행위의 다른 조합이 가능하다. 이들 또는 유사한 방식으로 액체와 접촉되는 교환 장치는 기포 또는 미소 기포로 인해 미립자 카운트가 낮은 처리된 액체를 제공할 수 있다. 이들 액체는 이어서 물품의 표면 또는 기판 상으로 분배될 수 있다.

이 종류의 접촉 행위의 결과로서 액체에서 감소된 기포 또는 미소 기포는, 압력 강하로 인한 석출에 의해 초래되는 액체 내로부터 발생된 기포(균일 기포 형성)와 비교되는, 미소 기포를 포획 또는 응집시킬 수 있는 교환기의 표면 특징부로부터의 기포(불균일 기포 형성)이다. 이들 불균일하게 응집된 가스 미소 기포 또는 액체 내로 방출 또는 제공될 수 있는 포획된 가스의 포켓은 균일하게 응집된 미소 기포와 구별될 수 있는데, 그 이유는 교환기 표면으로부터 유도되는 미소 기포로 인한 양 또는 카운트는 시스템 또는 장치에서의 액체의 용적보다는 교환 장치의 면적과 표면 에너지 차이에 따라 결정되기 때문이다.

기포는 교환 장치 표면과 액체 간의 표면 에너지가 교환 장치 표면 특징부의 완벽한 습윤을 방지하기에 충분할 정도로 상이할 때에 교환 장치의 특징부에서 응집될 수 있다. 액체와 교환 장치 간의 표면 에너지 차이와 미소 기포 응집 표면부 또는 미소 기포 포획 표면부를 포함하는 표면 특징부의 치수에 따라, 액체는 액체에 의한 초기 습윤 중에 교환 장치 표면 특징부로부터 방출도리 수 있고 특징부 내에 액체에 의해 포획된 임의의 가스는 기포 및/또는 미소 기포로서 액체 내로 시간 경과에 따라 서서히 제공 또는 방출될 수 있다. 교환 장치로부터 미소 기포의 감소에 관한 다양한 액체 접촉 행위의 효과는 시간에 따라 미소 기포로 인한 미립자 카운트의 감소를 모니터링하도록 미립자 카운터를 이용하여 결정될 수 있다. 일반적으로 경질의 미립자의 크기 분포를 로그-로그 스케일로 나타내는 경우 -2 내지 -4의 기울기를 갖는데, 액체 중의 미소 기포의 크기 분포를 로그-로그 스케일로 나타내는 경우 일반적으로 경질의 미립자에 대해 관찰된 -2 내지 -4의 기울기보다 작은 경사의 기울기를 갖는다. 통상적으로, 미소 기포의 크기 분포를 로그-로그 스케일로 나타내는 경우 약 -1의 기울기를 제공한다. 교환 장치로부터 방출 또는 제공되는 미소 기포는 또한 초음파로 검출될 수 있다.

도 2 내지 도 5에 도시한 바와 같이, 미립자 카운트의 수는 물질이 교환 장치를 소정 시간 또는 소정 유량 통과한 후에, 감소 및 안정화된다. 그러나, 도 2 또는 도 3에 도시한 바와 같이, 본 발명의 실시예에서 접촉 작용에 의해 처리되는 교환 장치는 미소 기포로 인해 최저수의 미립자 카운트를 달성하고, 본 발명의 실시예에서의 접촉 작용과 유사하게 처리되지 않는 제어 교환 장치와 비교할 때에 액체에서 그러한 수를 보다 빠르게 달성한다. 도 2와 비교할 때에 보다 작은 등급의 세공 크기를 갖는 교환 장치에 대한 유사한 효과가 도 4 또는 도 5에 도시되어 있다. 미립자 카운트의 최저수는 액체의 미리 정해진 체적이 처리되었거나 미리 정해진 시간 동안 교환 장치가 사용된 후에 달성되는 수준 또는 정도이다. 몇몇 실시예에서, 액체와 교환 장치의 접촉의 결과로서, 100분 미만의 시간에서 1mL/sec 미만의 유량으로 처리된 액체 1mL 당 약 0.2미크론보다 큰 크기를 갖는 미소 기포 미립자의 카운트의 수가 약 1보다 작게 된다. 몇몇 실시예에서, 액체와 교환 장치의 접촉의 결과로서, 50분 미만의 시간에서 1mL/sec 미만의 유량으로 처리된 액체 1mL 당 약 0.2미크론보다 큰 크기를 갖는 미소 기포 미립자의 카운트의 수가 약 1보다 작게 된다. 몇몇 실시예에서, 액체와 교환 장치의 접촉의 결과로서, 도 3에 도시한 바와 같은 교환 장치에 의해 약 30 지체 부피 미만의 액체가 처리된 후에, 처리된 액체 1mL 당 약 0.2미크론보다 큰 크기를 갖는 미소 기포 미립자의 미립자 카운트의 수가 약 1보다 작게 된다. 몇몇 실시예에서, 액체와 교환 장치의 접촉의 결과로서, 도 5에 도시한 바와 같은 교환 장치에 의해 약 20 지체 부피 미만의 액체가 처리된 후에, 처리된 액체 1mL 당 약 0.2미크론보다 큰 크기를 갖는 미소 기포 미립자의 미립자 카운트의 수가 약 1보다 작게 된다.

본 발명의 실시예에서, 교환 장치는 보다 큰 장치의 일부일 수 있다. 예를 들면, 교환된 유체를 기판으로 공급하기 위한 유체 펌프와 필터 또는 열교환기가 조합될 수도 있다. 펌프 및 하나 이상의 교환 장치는 리소그래피 트랙과 같은 대형 시스템의 일부분일 수도 있다. 몇몇 실시예에서, 펌프 또는 기타 액체 제거 장치를 포함하는 장치 및 방법은 액체를 교환 장치 내외로 이송하는 데에 사용될 수 있을 뿐만 아니라, 처리된 액체에서의 미소 기포의 양을 최소화하는 것이 바람직한 기판 상으로 또는 제1 부피의 액체 안으로 이송하는 데에 사용될 수 있다.

교환 장치의 면적은 그 용례에서의 액체의 유량 및 압력에 적합한 액체와의 열 및 물질 교환의 크기를 제공하도록 선택될 수 있다. 본 발명의 몇몇 실시예에서, 교환 장치의 면적은 약 100㎠보다 클 수 있으며, 다른 실시예에서는 1,000㎠보다, 또 다른 실시예에서는 10,000㎠보다 클 수 있다. 이러한 교환 장치의 표면적과 액체의 접촉은 교환 장치에 의해 처리된 액체 안으로 방출 또는 탈락될 수 있는 기포 및/또는 미소 기포의 불균일 응집을 감소시킨다.

그러한 장치는 또한 교환 장치의 하나의 이상의 표면 특징부와 접촉해 있는 교환 장치에 의해 처리된 액체를 포함한다. 이러한 장치에서 교환 장치의 하나 이상의 표면 특징부에 액체의 접촉 또는 축적은 교환 장치의 표면 특징부로부터의 액체에서의 미소 기포의 양을, 교환 장치의 표면 특징부와 액체의 접촉이 없을 시에 존재하게 될 미소 기포의 양보다 적은 양으로 감소시키도록 되어 있다.

미소 기포 미립자 카운트는 1㎜ 미만의 평균 직경을 갖는 크기의 가스 기포를 지칭하며, 몇몇 실시예에서 50미크론 이하의 평균 직경, 다른 실시예에서는 약 1미크론 미만의 평균 직경, 또 다른 실시예에서는 약 0.2미크론 이하의 평균 직경을 갖는 크기의 가스 기포를 지칭한다.

교환 장치가 다공질 박막을 포함하는 경우, 이 박막은 공급 유체로부터 미생물, 미립자, 겔 또는 기타 목표 물질과 같은 목표 물질을 원하는 투과 수준까지 제거하는 구조를 가질 수 있다. 몇몇 실시예에서, 박막의 구조는 공급 유체로부터 걸러냄으로써 그 용례의 목표 물질의 99%(2LRV) 이상을 유지하도록 선택될 수 있다. 몇몇 실시예에서, 필터는 소정 등급의 세공 크기, 즉 0.05 미크론 이하의 목표 물질에 대해 약 2 이상의 LRV를 가지며, 다른 실시예에서 필터는 0.01 미크론 이하의 목표 물질에 대해 약 2 이상의 LRV를 갖는다.

본 발명의 다양한 양태가 이하에 비한정적인 예를 참조하여 설명될 것이다. 이하의 예는 본 발명의 교시에 기여하는 작업들을 나타내는 것으로서, 본 발명이 후술하는 예에 의해 제한되지는 않는다.

예 1

이 예에서는 몇몇 실시예에서 사용되는 일반적인 테스트 과정 및 물질을 설 명한다. 이 예에서의 테스트는 상온에서 2.4 cP의 점도와 28.6 dynes/㎝의 표면 장력을 갖는 에틸락테이트 용매를 사용하여 수행하였다. 포토레지스트를 비롯한 광화학적 물질, 상부 및 저부의 항반사 코팅, 회전 코팅 절연물질(spin on dielectrics), 유기 분자 또는 물을 함유한 각종 용매, 유기 용매를 함유한 시약 및 코팅 조성물, 그리고 계면활성제를 함유할 수도 있는 세정 및 코팅용 시약을 포함하며 이들에 한정되지 않는 기타 액체 또한 동일한 조건에서 테스트될 수 있다.

테스트 기구는 Mykrolis Corporation(미국 매사추세츠주 빌레리카 소재)으로부터 입수할 수 있는 Intelligen

광화학적 물질 분배 시스템, CKD 스톱/석백(stop/suckback) 밸브, Omega

Omni-Amp

Ⅲ 신호 증폭기를 갖는 Tektronix

TDS3032 오실로스코프, PMS Liqualaz SO2 미립자 카운터, 0.05 ㎛(미크론) IMPACT

Plus 필터, 0.01 ㎛ IMPACT

Plus 필터, Mykrolis Corporation(미국 매사추세츠주 빌레리카 소재)으로부터 입수할 수 있는 Assist

Flushing Shell, 1리터 Savillex PFA 컨테이너, 1/4" OD PFA 배관과 같은 장비를 구비하였다.

Intelligen

펌프는 0.833㎖/s로 유체 5㎖를 분배하도록 설정되었다. 퍼지 체적은 0.2㎖이었으며, 분배 속도는 0.2㎖/s이었다. 공급 시간은 3초로 설정되었다. 배기 시간은 1초로 설정되었으며, 여과 속도는 5㎖/s로 설정되었다. 배기와 퍼지는 모두 매 사이클마다 행해졌다. 공급 압력은 약 13psi이었다.

도 1에 도시한 바와 같이, 분배 시스템의 출구 라인은 Liqualaz SO2 광학적 미립자 카운터에 연결되었다. 미립자 카운터에서 최소 채널은 0.2㎛(미크론)이다. 이 미립자 카운트는 기포와 미립자를 용이하게 구분할 수 없다. 미립자와 미소 기포 카운트 간에 용이하게 구분하기 위해, 필터가 제위치에 있는 상태에서 미립자 카운트가 매우 낮은 배경(background) 수준에 도달한 후에 새로운 필터를 각각 설치하고, 테스트 중에 분배 라인 내의 미소 기포를 나타내는 카운터에 의해 미립자 수준을 표시하는 방법이 개발되었다. 실험 기구의 개략도가 도 1에 도시되어 있다.

교환 장치의 표면에는 다양한 처리가 이용되었다. 가장 잘 알려진 방법이 다양한 필터 시동 절차를 사용하여 미립자 카운트를 감소시키기 위한 처리들을 비교하기 위한 베이스라인으로 사용되었다. 이러한 "가장 잘 알려진" 방법은, 설치 후에 필터 안으로 유체를 도입하기 위해 5회의 프라임 투 벤트(Prime to Vent)를 행하고, 이어서 프로그램된 방식에 따라 즉시 프라이밍(priming)을 개시하는 것으로 규정하였다. 상류측 습윤화 후, 즉 필터를 설치하고 5회 프라임-투-벤트를 수행함으로써 상류측을 습윤화 후에 1시간 동안 필터가 잠기게 함으로써, 그 필터는 1시간동안 제위치에 유지되었다. 이어서, 프라이밍이 개시되었다. 설치 및 상류측 습윤화 후에 유체를 가압하였다. 이러한 조건은 향상된 필터 시동에 필터의 가압이 기여하고 있음을 입증하는 데에 사용되었다. 이러한 조건 세트는 프라임-투-벤트에 의해 필터의 상류측을 습윤화한 후에 유체에 일정한 압력을 제공함으로써, 필터가 신속하게 시동됨을 입증하는 데에 사용되었다. 또한, 유체에 압력을 가하는 시간은 필터 시동에 대한 가압 시간의 영향을 확인하기 위해 달리하였다.

본 발명의 실시예를 실증하기 위한 실험 절차는, 미세공 필터 교환 장치를 펌프에 구비하였고, 시스템의 환경이, 1mL당 0.2미크론보다 큰 크기를 갖는 미소 기포 미립자의 미립자 카운트의 수가 1보다 작은 조건(이하 "1 미만의 미립자 개수/mL＞0.2 ㎛"라 한다)에 도달하고 개수가 안정화될 때까지 펌프에 프로그램된 방법을 사용하여 적소에 위치하는 필터에 액체를 분배하는 것과; 시스템을 정지시키고 필터를 새로운 필터로 교체하는 것과; 유체를 필터에 유입시키기 위해 "프라임 투 벤트"를 5회 행하는 것을 포함하였다. 이하의 실험을 수행하였고 그 결과는 도 2 내지 도 5에 요약되어 있다.

실험#1 분배를 즉각 개시함(도 2 내지 도 5)

실험#2 1시간 동안 필터를 적신 후, 분배를 개시함(도 2 및 도 3)

실험#3 펌프를 사용하여 유체를 초기 설정의 공급 챔버 압력 세팅인 13 psi로 1시간 또는 15분 동안 가압한 이후에, 분배를 개시함(도 2 내지 도 5)

시스템이 1 미만의 미립자 개수/mL＞0.2 ㎛에 도달하고 개수가 안정화되면 실험을 중단한다.

표 1은 예 1에서의 실험에 관한 미립자 데이터를 요약한 것이다. 설치 이후에 1시간 동안 필터를 적셔 놓으면, 설치된 필터 상에서 미립자 개수가 줄어들고, 유체가 상류에 즉시 유입된다는 것을 보여준다. 그러나, 필터의 상류를 습하게 만든 후 유체에 일정한 압력을 인가하는 것은, 박막 및 하우징의 균열이나, 대개 미소 기포에 대한 응집 지점을 야기할 수 있는 그 밖의 표면 구조에 유체를 천천히 그리고 효과적으로 밀어 넣는데 사용될 수 있다. 액체에 접촉하는 표면 및 다른 교환 장치에 갇혀 있던 가스를 제거하는데 유사한 방법이 사용될 수 있다. 필터 또는 그 밖의 교환 장치로부터 가스를 제거하는 것의 이점은, 도 2 내지 도 5에 도시되어 있고 도 1에 요약되어 있는 바와 같이, 교환 장치의 기동 시간이 개선될 수 있다는 점과, 액체 내의 미세 기포가 시간의 경과에 따라 신속하게 낮은 레벨로 줄어들 수 있다는 점이다. 열 교환기, 중공형 섬유 접촉기, 필터, 또는 박막으로 둘러싸인 전극 등과 같이 액체를 처리하거나 액체의 상태를 조절하는데 사용되는 그 밖의 장치에서도, 개시와 관련하여 유사한 이점이 얻어질 수 있다.

실험 결과 요약
실험 대상 필터	실험 조건	1 미만의 미립자 개수/mL ＞0.2 ㎛에 도달하는 시간 (분)	1 미만의 미립자 개수/mL ＞0.2 ㎛에 도달하기 위한 분배 용적(mL)
0.05 ㎛ UPE	가장 잘 알려짐	400	7500
0.05 ㎛ UPE	1시간 동안 적심	200	3700
0.05 ㎛ UPE, #1	1시간 동안 13 psi로 가압	75	1400
0.05 ㎛ UPE, #2	1시간 동안 13 psi로 가압	75	1400
0.01 ㎛ UPE	가장 잘 알려짐	200	3700
0.01 ㎛ UPE	1시간 동안 13 psi로 가압	50	900
0.01 ㎛ UPE	15분 동안 13 psi로 가압	75	1400

장치를 액체로 습윤한 이후에 액체에 인가되는 압력을 증가시키면, 액체 내에 있어서 미세 기포의 형성이 줄어드는 결과가 초래될 것으로 예상된다. 액체에 인가되는 압력은, 구성 요소가 압력에 의해 손상을 받지 않도록 장치의 작동 한계 범위 내에 있다. 액체에 인가되는 압력은, 외부 압력 또는 압력차가 액체를 사용하는 장치에 대하여 고장을 야기하지 않도록 장치의 작동 한계 범위 내에 있다. 특정 장치에 가장 적합한 압력은, 장치에 접촉하는 액체(장치의 표면에 대비한 표면 에너지), 온도 및 장치의 균열 내에 있는 가스에 따라 결정될 것이다. 압력은 작업자에 의해 결정될 수 있다. 예에서, 지능 2 펌프의 공급 챔버 압력의 현재 제조 세팅값은 13 psi이었다.

미립자 개수가 감소할 때 유체 손실을 최소화하는 것이 바람직한 경우, 유체는 예컨대 도 1에 도시된 배기 라인을 통해 저장조로 재순환될 수 있다. 이러한 유체의 재순환은 미립자의 개수와 크기가 공정 사양에 못미칠 때까지 계속될 것이다. 저장조와 공정의 분배 지점 사이에서 유체를 전환하는데 밸브를 사용할 수 있다.

도 2 내지 도 5에 기록된 미립자 데이터는, 다양한 필터 개시 처리 조건에 있어서 필터로부터 나오는 미립자의 개수를 보여준다. 1분의 기간에 미립자 데이터를 수집하였다. 0.05 ㎛ Impact Plus UPE 필터(도 2 및 도 3)와 0.01 ㎛ Impact Plus UPE 필터를 사용하여 실험을 수행하였다. 0.05 ㎛ 필터와 0.01 ㎛ 필터 각각의 분배 시간 및 분배 용적에 대하여 미립자 개수를 도표로 만들었다.

"가장 잘 알려진" 방법으로 개시된 0.05 ㎛ 필터의 경우, 5000 mL의 유체(거의 100 지체 부피)를 분배하고 분배 시간이 260분을 나타낸 이후에, 미립자의 개수의 조건은 1 미만의 미립자 개수/mL ＞ 0.2 ㎛에 도달하지 못하였다. 유체를 필터에 도입한 이후에 필터를 분배 액체에 1시간 동안 적시면, 필터의 개시가 개선된다. 가장 잘 알려진 방법에 비해, 적신 이후의 미립자 개수의 조건은 약 200분, 혹은 약 3700 mL의 분배 체적(약 70의 피처리 액체의 분배 체적)에서 1 미만의 미립자 개수/mL ＞ 0.2 ㎛ 미만에 도달하였다. 필터의 상류를 습하게 만든 이후에 1시간 동안 13 psi로 필터를 가압하면, 필터의 개시가 크게 향상된다. 1시간 동안 압력에 접한 경우에 미립자 개수의 조건은, 약 75분, 혹은 약 1400 mL의 분배 체적(필터 카트리지당 지체 부피가 55 ml인 경우에 약 30 이하의 지체 부피)에서 1 미만의 미립자 개수/mL ＞ 0.2 ㎛ 미만에 도달하였다. 동일한 조건에서 실험을 행한 두 필터는 정확히 일치하는 결과를 내었다[도 2(#1 및 #2) 참조). 이 결과는, 액체를 향해 튀는 미세 기포가 불균일하게 응집되기 때문에, 상기 교환 장치의 처리를 미립자의 개수를 줄이는 데 사용할 수 있다는 것을 보여준다. 이러한 결과는 본 발명의 실시예에서 소정 장치 내의 미세공 박막 필터 교환 장치의 표면 구조에 액체가 접촉하거나 혹은 침적하면, 필터의 표면 구조로부터 액체로 들어가는 미세 기포의 양은, 필터의 표면 구조에 액체가 접촉하는 일이 없는 경우(가장 잘 알려진 방법)에 액체 내에 존재하게 될 필터의 표면 구조로부터 액체로 들어가는 미세 기포의 양보다 적은 양으로 줄어든다는 것을 보여준다.

필터를 설치하고 필터를 개시할 때 필터의 상류를 습윤한 이후에 유체를 13 psi로 가압하면, 0.01 ㎛ 필터의 경우에도 유익한 결과가 관찰되었다. 도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이, 설치 및 상류의 습윤화 이후에 필터를 13 psi로 1시간 동안 가압한 경우에는, 시스템이 1 미만의 미립자 개수/mL ＞ 0.2 ㎛ 에 도달하는데 약 50분, 또는 약 900 mL의 분배 체적(약 20 교환 체적 이하)만이 소요되었다. 이에 비해, "가장 잘 알려진 방법"으로 필터를 개시한 경우에는, 상기 미립자 레벨에 도달하는 약 200분, 또는 3700 mL 유체(약 70 교환 체적)이 소요되었다.

유체의 가압 시간은 필터 개시에 대한 인자인 것으로 드러났다. 1시간 동안 유체를 가압한 경우의 미립자 성능은 15분 동안 가압한 경우보다 약간 더 향상되며; 두 처리 모두다 "가장 잘 알려진" 방법과 비교해 보면 필터 개시 시의 미립자 개수와 시간이 줄어든 것으로 나타났다.

본 발명의 소정의 바람직한 실시예에 기초하여 상세히 개시하였지만, 다른 구성도 가능하다. 따라서, 첨부된 청구범위의 정신과 범위는 발명의 상세한 설명에 한정되어서는 안 되며, 바람직한 형태들은 본 명세서 내에 포함된다.

Claims

액체 내의 미소 기포를 감소시키는 장치에 있어서,

하나 이상의 미소 기포 응집 표면부, 하나 이상의 미소 기포 포획 표면부, 또는 이들의 조합을 갖는 표면 특징부를 포함하는 교환 장치와,

액체 입구 및 액체 출구를 갖는, 상기 교환 장치용 하우징,

을 포함하고, 상기 액체가 상기 표면 특징부에 접촉하여 상기 표면 특징부가 상기 액체 내의 미소 기포를 응집하거나 포획함으로써, 액체를 상기 교환 장치의 표면 특징부에 접촉시키는 경우의 액체 내 미소 기포의 양이 액체를 상기 교환 장치의 표면 특징부에 접촉시키지 않는 경우보다 낮은 양으로 감소하는 것인 장치.
제1항에 있어서, 상기 교환 장치로 액체를 공급하는 펌프를 더 포함하고, 상기 펌프의 작동에 의해 상기 교환 장치의 표면 특징부에 접촉하는 액체가 가압되어 상기 교환 장치의 표면 특징부로부터 가스를 제거하는 것인 장치.
제1항에 있어서, 상기 하우징은 상기 액체가 상기 교환 장치의 표면 특징부에 접촉하도록 하여, 상기 교환 장치의 표면 특징부에 존재하는 가스가 상기 액체에 용해되는 것인 장치.
제1항에 있어서, 상기 액체 출구에 연결되어 처리된 액체를 기판에 제공하는 도관을 더 구비하는 것인 장치.
제1항에 있어서, 상기 액체는 교환 장치와 상이한 표면 에너지를 갖는 것인 장치.
제1항에 있어서, 상기 액체는 교환 장치와의 사이에서 물질 교환 방식으로 처리되는 것인 장치.
제1항에 있어서, 상기 교환 장치로 액체를 공급하는 펌프를 더 구비하는 것인 장치.
제1항에 있어서, 상기 접촉의 결과로서 교환 장치에 의해 30 지체 부피 미만의 액체가 처리된 후에, 처리되는 액체의 밀리미터 당 0.2 미크론보다 큰 미소 기포 미립자 카운트의 수가 1보다 작게 되는 것인 장치.
액체를 펌프에 의해 교환 장치를 통해 보내는 단계; 및

상기 교환 장치의 하나 이상의 표면 특징부와 상기 액체를 접촉시키는 단계;

를 포함하고, 상기 하나 이상의 표면 특징부는 하나 이상의 미소 기포 응집 표면부, 하나 이상의 미소 기포 포획 표면부, 또는 이들의 조합을 갖고, 상기 액체가 상기 하나 이상의 표면 특징부에 접촉하여 상기 하나 이상의 표면 특징부가 상기 액체 내의 미소 기포를 응집하거나 포획함으로써, 액체를 상기 교환 장치의 하나 이상의 표면 특징부에 접촉시키는 경우의 액체 내 미소 기포의 양이 액체를 상기 교환 장치의 하나 이상의 표면 특징부에 접촉시키지 않는 경우보다 낮은 양으로 감소하도록 하는 방법.
제9항에 있어서, 상기 하나 이상의 표면 특징부와 상기 액체를 접촉시키는 단계는 상기 액체를 가압하여 상기 교환 장치의 표면 특징부로부터 가스를 제거하는 단계를 포함하는 것인 방법.
제9항에 있어서, 상기 하나 이상의 표면 특징부와 상기 액체를 접촉시키는 단계는 상기 액체를 상기 교환 장치의 표면 특징부에 접촉하도록 함으로써 상기 교환 장치의 표면 특징부에 존재하는 가스가 상기 액체에 용해되도록 하는 단계를 포함하는 것인 방법.
제9항에 있어서, 상기 교환 장치와 액체의 표면 에너지가 상이한 것인 방법.
제9항에 있어서, 액체와 교환 장치 간에 물질, 에너지 또는 이들의 조합이 교환되는 방식으로 액체가 교환장치에 의해 처리되는 행위를 더 포함하는 것인 방법.
제10항에 있어서, 교환 장치에 의해 처리된 액체를 기판 상에 분배하는 행위를 더 포함하는 것인 방법.
제9항에 있어서, 교환 장치의 표면과 접촉하도록 액체를 압축하는 행위를 더 포함하는 것인 방법.
제9항에 있어서, 상기 표면 특징부는 가스를 포획하는 하나 이상의 틈 또는 세공을 포함하는 것인 방법.
제9항에 있어서, 상기 액체는 교환 장치의 표면 특징부 위에서 유동하는 것인 방법.
제9항에 있어서, 교환 장치와 접촉하는 액체는 펌핑되는 것인 방법.
제9항에 있어서, 교환 장치는 100 cm²보다 큰 면적을 갖는 것인 방법.
펌프에 의해 웨이퍼를 처리하는데 사용되는 액체를 공급하여 하우징 내의 다공질 박막의 하나 이상의 표면 특징부를 상기 액체와 접촉시키는 단계와,

상기 액체를 여과하는 단계

를 포함하고, 상기 표면 특징부는 하나 이상의 미소 기포 응집 표면부 또는 하나 이상의 미소 기포 포획 표면부를 가지며, 상기 하나 이상의 표면 특징부를 상기 액체와 접촉시키는 단계를 통해 상기 표면 특징부가 상기 액체 내의 미소 기포를 응집하거나 포획함으로써, 액체 중에 다공질 박막의 표면 특징부로부터 불균일하게 형성된 미소 기포 미립자 카운트의 개수를 다공질 박막의 표면 특징부와 액체의 접촉이 없는 경우보다 감소시키는 것인 방법.
제20항에 있어서, 상기 하나 이상의 표면 특징부를 상기 액체와 접촉시키는 단계는 상기 액체를 가압하여 상기 다공질 박막의 표면 특징부로부터 가스를 제거하는 단계를 포함하는 것인 방법.
제20항에 있어서, 상기 하나 이상의 표면 특징부를 상기 액체와 접촉시키는 단계는 상기 액체를 상기 다공질 박막의 표면 특징부에 접촉하도록 함으로써 상기 다공질 박막의 표면 특징부에 존재하는 가스가 상기 액체에 용해되도록 하는 단계를 포함하는 것인 방법.
제20항에 있어서, 상기 액체는 유기 용제를 포함하는 것인 방법.
제20항에 있어서, 상기 액체를 기판 위에 분배하는 행위를 더 포함하는 것인 방법.
제20항에 있어서, 상기 액체를 다공질 박막을 덮도록 압축하는 행위를 더 포함하는 것인 방법.
제20항에 있어서, 상기 다공질 박막은 0.05 미크론 이하의 정격 세공 크기를 갖는 것인 방법.
제20항에 있어서, 상기 다공질 박막은 0.01 미크론 이하의 정격 세공 크기를 갖는 것인 방법.
제20항에 있어서, 상기 액체는 계면 활성제를 포함하는 것인 방법.
제20항에 있어서, 상기 액체는 리소그래피 공정에 사용되는 것인 방법.
제24항에 있어서, 상기 기판은 구리를 포함하는 것인 방법.
제9항에 있어서, 상기 교환 장치를 통해 액체를 보내는 결과로서 상기 교환 장치에 의해 30 지체 부피 미만의 액체가 처리된 후에, 처리되는 액체의 밀리미터 당 0.2 미크론보다 큰 미소 기포 미립자 카운트의 수가 1보다 작게 되도록 하는 것인 방법.