KR20180125909A - 액체 필터 웨팅 방법 - Google Patents

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Abstract

반도체 제조시에 사용되는 액체 용제를 처리(treat)하기 위해 사용되는 필터 카트리지를 ?팅(wetting)하기 위한 프로세스가 개시된다. 이 프로세스에서, 빈 공간을 가진 필터 카트리지가 퍼징 가스의 소스에 접속되며, 빈 공간은 필터 카트리지를 만들기 위해 사용되는 제조 프로세스로부터의 잔여 가스를 포함한다. 퍼징 가스는 필터 카트리지를 만들기 위해 사용되는 제조 프로세스로부터의 잔여 가스의 적어도 일부분을 적어도 부분적으로 이동시키기 위해 필터 카트리지를 통해 유동된다(flowed). 그런 다음, 액체 용제가 필터 카트리지를 통해 펌핑되어 퍼징 카스가 액체 용제 내로 용해되고, 빈 공간을 적어도 부분적으로 채움으로써 액체 용제를 사용해 필터 카트리지를 적어도 부분적으로 ?팅 아웃한다.

Description

액체 필터 ?팅 방법{METHOD OF LIQUID FILTER WETTING}
본 발명은 반도체 디바이스의 제조에 사용되는 포토레지스트 유체와 같은 액체 용제의 여과에 사용되는 필터 카트리지를 웨팅(wetting)시키는 방법에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 본 발명은 필터 카트리지를 통한 퍼징 가스의 흐름 없이 필터 카트리지를 통해 액체 용제를 흐르게 하는 것과 비교하여, 액체 용제를 필터 카트리지 내로 흐르게 하기 전에 잔여 가스를 퍼징(purge)하고 필터 내의 빈 공간으로 이동시켜 액체 용제에 의한 필터 카트리지의 웨팅을 가속화하도록 필터 카트리지를 통해 흐르는 가스의 사용에 관한 것이다.
현재, 포토레지스트 유체와 같은 액체 용제가 반도체 디바이스의 생산에 보편적으로 사용된다. 포지티브 및 네거티브 포토레지스트 유체를 포함하는 포토레지스트 유체는 반도체 웨이퍼의 표면 상에 코팅 패턴을 생성하기 위해 포토 리소그래피 및 사진 제판과 같은 프로세스에 사용된다. 반도체 디바이스의 기능을 방해하거나 파괴할 수 있는 오염 물질, 불순물 등이 반도체 디바이스에 없도록 고순도 포토레지스트 유체가 요구된다. 이때, 포토레지스트 유체는 통상적으로 제조자로부터 받은 포토레지스트 유체에 있을 수 있는 오염 물질을 감소시키거나 제거하기 위해 여과된다.
포토레지스트 유체 여과는, 종종 포토레지스트 유체를 나일론 또는 폴리테트라플루오로에틸렌 필터를 포함하는 필터 카트리지를 통해 흐르게 함으로써 수행된다. 제조자로부터 받은 바와 같이, 필터 카트리지는 빈 공간을 포함하는데, 이 빈 공간을 통해 포토레지스트 유체와 같은 액체 용제가 고체 필터 표면 위로 흐른다. 현재, 액체 용제는 기포가 더 이상 필터 카트리지를 빠져나가지 않을 때까지, 필터 카트리지를 통해 흘러서 필터 내의 빈 공간을 채운다. 이 기술은 필터를 완전히 웨팅시키고, 또한 원치 않는 오염 물질을 필터에서 플러싱(flush)하는 역할을 한다. 따라서, 필터는 필터 멤브레인을 세척하고, 침출물 및 하류 시스템의 취급 또는 설치 잔여물의 존재를 감소시키며, 사용 전 무결성 테스트 전에 필터를 웨팅시키기 위해 플러싱되고 웨팅된다. 침출물 및 하류 입자의 감소는 무결성 테스트를 위해 웨팅시키는 액체 용제 플러시의 본질적인 이점이므로 별도의 조치를 필요로 하지 않는다. 그러나 필터를 빠져나가는 액체 용제는 폐기되고, 그렇지 않은 경우보다 비용이 증가하게 된다. 본 발명자들은 제조자로부터 받은 필터 카트리지 내의 잔여 가스가 액체 용제에 보다 천천히 용해되어 액체 용제의 비효율 및 손실을 초래한다는 것을 인식하였다.
예를 들어, 도 1은 필터 카트리지를 웨팅시키기 위해 산업에서 현재 사용되는 플러싱 절차에 사용되는 종래 기술 시스템을 도시한다. 이러한 설정에서, 포토레지스트 유체와 같은 액체 용제가 필터를 웨팅시키고 기포를 제거하며, 필터 제조에 사용된 제조 프로세스에서 남겨진 침출 가능한 오염 물질을 제거한다. 액체 용제는 통상적으로 필터 카트리지를 빠져나가는 액체 용제에 기포가 나타나지 않을 때까지 플러싱된다. 필터 카트리지를 플러싱하는 데 사용되는 액체 용제는 폐기된다.
본 발명자들은 폐기된 포토레지스트 유체가 낭비적이고 반도체 디바이스의 제조 비용을 증가시키는 것을 인식한다. 본 발명자들은 이러한 문제점에 대한 해결책을 제공하려고 노력했다.
본 발명은 앞서 논의된 하나 이상의 문제점 또는 단점에 대한 해결책을 제공한다.
본 발명의 실시에서, 프로세스는 반도체 제조에 사용되는 액체 용제를 처리하는 데 사용되는 필터 카트리지를 웨팅시킨다. 이 프로세스에서, 필터 카트리지를 제조하는 데 사용된 제조 프로세스로부터의 잔여 가스를 함유하는 빈 공간을 갖는 필터 카트리지가, 잔여 가스를 퍼징하는 데 사용되는 가스 소스에 연결된다. 본원에서 사용되는 바와 같이, 잔여 가스를 퍼징하는 데 사용되는 가스는 "퍼징 가스(purging gas)"로 지칭된다. 퍼징 가스는 필터 카트리지를 제조하는 데 사용된 제조 프로세스로부터의 잔여 가스의 적어도 일부를 적어도 부분적으로 대체하기 위해 필터 카트리지를 통해 흐른다. 다음으로, 퍼징 가스가 액체 용제에 용해되고 빈 공간을 적어도 부분적으로 채우도록 액체 용제가 필터 카트리지를 통해 펌핑되어 액체 용제로 필터 카트리지를 적어도 부분적으로 웨팅시킨다.
보다 상세하게는, 하나의 광범위한 관점에서, 본 발명은 반도체 제조에 사용되는 액체 용제를 처리하는 데 사용되는 필터 카트리지를 웨팅시키는 프로세스로서, 필터 카트리지를 제조하는 데 사용된 제조 프로세스로부터의 잔여 가스를 함유하는 빈 공간을 갖는 필터 카트리지를 제공하는 단계; 필터 카트리지를 제조하는 데 사용된 제조 프로세스로부터의 잔여 가스의 적어도 일부를 적어도 부분적으로 대체하기 위해 필터 카트리지를 통해 퍼징 가스를 흐르게 하는 단계; 및 필터 카트리지를 통해 액체 용제를 펌핑하는 단계로서, 퍼징 가스는 액체 용제에 용해되고 빈 공간을 적어도 부분적으로 채우는 것인, 액체 용제를 펌핑하는 단계를 포함한다. 본 발명의 실시에 있어서, 퍼징 가스는 퍼징 가스가 액체 용제에 용이하게 용해되도록 하는 속성을 갖도록 선택된다. 예를 들어, 유기 포토레지스트 유체를 필터 카트리지를 통해 펌핑하기 전에 무극성 유기 가스를 사용하여 필터 카트리지를 플러싱할 수 있다.
일 실시예에서, 퍼징 가스는 하나 이상의 탄소 원자를 갖는 무극성 유기 화합물이다. 무극성 유기 화합물은 CH4, CHF3, C2H2F4, C4H10 또는 다른 플루오르화 가스일 수 있다. 일 실시예에서, 퍼징 가스는 잔여 가스의 적어도 50%가 대체될 때까지 필터 카트리지를 통해 흐른다.
일 실시예에서, 액체 용제는 0.1 내지 12 L/mim의 속도로 필터 카트리지를 통해 흐른다.
일 실시예에서, 퍼징 가스는 10℃ 내지 50℃의 온도에서 필터 카트리지를 통해 흐른다.
일 실시예에서, 필터 카트리지 내의 필터는 나일론, 폴리테트라플루오로에틸렌 등으로 만들어진다.
일 실시예에서, 프로세스는 필터 카트리지를 통한 퍼징 가스의 사전 흐름 없이 액체 용제가 필터 카트리지를 통해 펌핑되는 프로세스와 비교하여, 액체 용제로 필터 카트리지를 완전히 웨팅시키는 시간을 감소시킨다.
일 실시예에서, 액체 용제는 기포가 필터 카트리지를 빠져나오지 않을 때까지 필터 카트리지를 통해 흐르는 포토레지스트 유체이다.
일 실시예에서, 퍼징 가스는 적어도 99%의 순도를 갖는다.
일 실시예에서, 퍼징 가스는 무극성 유기 가스이다.
일 실시예에서, 퍼징 가스는 이산화탄소, 암모니아 또는 휘발성 아민이다.
일 실시예에서, 퍼징 가스는 메탄, 에탄, 프로판, 부탄, 플루오르화 에틸렌 또는 이들의 조합물이다.
일 실시예에서, 액체 용제는 포토레지스트 유체이다.
일 실시예에서, 액체 용제는 기포가 필터 카트리지를 빠져나오지 않을 때까지 필터 카트리지를 통해 흐른다.
일 실시예에서, 필터 카트리지는 액체 용제가 필터 카트리지를 웨팅시킨 후에 액체 용제의 소스로부터 분리된다.
일 실시예에서, 퍼징 가스는 에탄, 프로판, 부탄 또는 이들의 조합물이다.
일 실시예에서, 퍼징 가스는 테트라플루오로에탄, 테트라플루오로메탄, 디플루오로에탄, 또는 이들의 조합물이다.
일 실시예에서, 필터 카트리지는 퍼징 가스를 필터 카트리지를 통해 흐르게 하기 전에 퍼징 가스의 소스에 연결된다.
일 실시예에서, 필터 카트리지는 액체 용제를 필터 카트리지를 통해 펌핑하기 전에 액체 용제의 소스에 연결된다.
본 발명의 방법은 포토레지스트 유체와 같은 반도체 제조에 사용되는 액체 용제로 사용 동안 필터 카트리지를 웨팅시키는 개선된 방법을 제공한다. 제조자로부터 받은 필터 카트리지 내의 잔여 가스보다 주어진 액체 용제에서 보다 용이하게 용해되는 퍼징 가스가 선택된다. 유리하게, 필터 카트리지의 빈 공간을 적어도 부분적으로 채우기 위해 퍼징 가스의 사용은, 필터 카트리지를 액체 용제로 웨팅시키는 것을 가속화하는 역할을 한다. 유리하게, 퍼징 가스의 사용은, 퍼징 가스가 사용되지 않은 필터 카트리지를 빠져나가는 용제의 입자 수에 비해 필터 카트리지의 웨팅 동안 필터 카트리지를 빠져나가는 용제의 초기 입자 수를 감소시킨다. 본 발명의 실시에 사용되는 특히 유용한 액체 용제는 포토레지스트 유체이다.
첨부된 도면은 단지 본 발명의 예시적인 실시예를 도시할 뿐이며, 본 발명은 동등한 효과를 갖는 다른 실시예를 허용할 수 있기 때문에, 이에 따라 이들 도면이 본 발명의 범위를 한정하는 것으로 간주되어서는 안 된다는 점에 유념해야 한다.
도 1은 필터 카트리지를 플러싱하고 웨팅시키는 종래 기술 시스템을 도시한다.
도 2는 본 발명에 따른 필터 카트리지를 플러싱하고 웨팅시키는 시스템을 도시한다.
도 3은 본 발명에 따른 플러싱 및 웨팅 프로세스에서 사용되는 단계를 나타내는 흐름도이다.
도 4는 필터 카트리지를 빠져나가는 용제의 입자 수 대 필터 카트리지 내로 주입된 용제의 부피를 나타내는 그래프를 도시한다.
본 발명은 반도체 디바이스의 제조에 사용되는 포토레지스트 유체의 사용 전에 포토레지스트 유체와 같은 액체 용제로 필터 카트리지를 웨팅시키는 개선된 방법을 제공한다.
필터 카트리지의 제조자로부터 받은 필터 카트리지에는 제조 프로세스로부터의 잔여 가스를 함유하는 빈 공간이 있다. 잔여 가스는 질소, 공기일 수 있으며, 또는 필터 카트리지의 제조에 사용된 극미량의 미반응 화학 물질을 갖는 공기일 수 있다. 통상적으로, 잔여 가스는 공기이다. 공기가 포토레지스트 유체에 잘 용해되지 않기 때문에, 포토레지스트 유체는 필터 카트리지 내의 빈 공간에서 기포를 빼내기 위해 장시간 동안 필터 카트리지를 통해 흘러야 한다.
도 1은 산업에서 현재 사용되는 플러싱 절차에 사용되는 종래 기술 시스템을 도시한다. 이 설정에서, 모든 밸브는 폐쇄된 상태로 출발한다. 다음으로, 입구 밸브(V1)와 벤트 밸브(V3)가 개방된다. 압력 소스 펌프 또는 개방이 천천히 시작되어 V3를 통해 어셈블리로부터 공기를 블리딩한다. 갇힌 공기가 더 이상 보이지 않으면, V3가 폐쇄된다. 블리딩 및 V3를 폐쇄한 후, 상류 압력 게이지(P1)에서 주어진 필터에 대한 입구 압력을 유지하는 동안, 출구 밸브(V2)는 하류 압력 게이지(P2)에 예를 들어 14 파운드/평방 인치 게이지보다 큰 배압(backpressure)이 나타날 때까지 개방된다. 필터 카트리지(C1)를 통과하는 유량은 주어진 필터에 대해 제조자가 제공한 대로 유지된다. V1 및 V2는 흐름/압력 및 배압 조건을 유지하기 위해 필요에 따라 조정된다.
필터는 주어진 시간 동안 플러싱되고, 그런 다음 시스템은 V4를 개방하고 그런 다음 V3을 개방함으로써 배수된다. 다음으로, V1, V3 및 V4가 폐쇄되고, V2는 완전히 개방된다. 원하는 경우, 무결성 테스트가 수행된다. 무결성 테스트의 수행 여부에 관계없이, 필터를 플러싱하는 데 사용된 유체는 폐기된다.
도 2는 필터 카트리지(50)를 웨팅시키는 데 사용될 수 있는 본 발명의 시스템(100)을 도시한다. 도 2는 라인(12) 내의 제 1 밸브(10)를 도시한다. 제 1 밸브(10)는 포토레지스트 유체와 같은 액체 용제의 흐름을 열고 닫는 역할을 한다. 제 2 밸브(20)는 라인(22)에 위치한다. 제 2 밸브(20)는 필터 카트리지(50) 내의 잔여 가스를 대체하는 역할을 하는 퍼징 가스의 흐름을 열고 닫는 역할을 한다. 액체 용제 및 퍼징 가스 양자 모두는 라인(32)을 통해 제 3 밸브(30)로 흐른다. 제 3 밸브(30)는 라인(42)을 통해 필터 카트리지(50) 내로 흐르는 퍼징 가스 또는 액체 용제 중 어느 하나의 흐름을 열고 닫는 역할을 한다. 필터 카트리지(50)에 들어가는 액체 용제 및 퍼징 가스는 라인(44)을 통해 필터 카트리지(50)를 빠져나간다. 제 4 밸브(40)는 반도체 디바이스의 제조에서 사용시 퍼징 가스 또는 액체 용제가 필터 카트리지(50)의 웨팅 동안 또는 용체 용제의 분배 동안, 라인(46)을 통해 제 4 밸브(40) 밖으로 흐르게 함으로써 필터 카트리지(50) 밖으로 흐르게 하는 역할을 한다.
본 명세서에서 사용된 바와 같이, 제 1 밸브(10)는 액체 용제 밸브(10)로 지칭될 수 있다. 제 2 밸브(20)는 퍼징 가스 소스 밸브로 지칭될 수 있다. 제 3 밸브(30)는 필터 카트리지 입구 밸브로 지칭될 수 있다. 제 4 밸브(40)는 필터 카트리지 출구 밸브로 지칭될 수 있다.
필터 카트리지(50)를 웨팅시키기 위한 대표적인 프로토콜은 다음과 같을 수 있다. 웨팅 프로토콜의 제 1 단계로서, 제 2 밸브(20), 제 3 밸브(30) 및 제 4 밸브(40)가 순서대로 개방된다. 즉, 제 2 밸브(20)가 개방되고, 그런 다음 제 3 밸브(30)가 개방되며, 그런 다음 제 4 밸브(40)가 개방된다. 제 2 밸브(20), 제 3 밸브(30) 및 제 4 밸브(40)를 순차적으로 개방함으로써, 퍼징 가스는 필터 카트리지(50)를 통해 흐르도록 허용된다.
웨팅 프로토콜에서의 제 1 단계 동안, 퍼징 가스는 시스템(100)을 통해 흐른다. 퍼징 가스는 시스템(100)을 통해 퍼징 가스를 억지로 통과시키는 압력 하에 있다. 퍼징 가스는 가압 탱크를 통해 제공될 수 있다. 대안적으로, 퍼징 가스는 인 라인(in-line) 펌프를 통해 가압될 수 있다. 퍼징 가스가 시스템(100)에 공급될 수 있는 압력 하에서 유량은, 퍼징 가스가 필터 카트리지(50)를 통해 흘러 필터 카트리지(50) 내의 빈 공간을 적어도 부분적으로 채우고 잔여 가스의 적어도 일부를 대체하게 하는 임의의 속도일 수 있다. 필터 카트리지(50) 및 시스템(100)은 밸브, 라인 및 필터 카트리지의 기기 정격에 따라 최대 압력 허용 범위를 가질 수 있음을 이해해야 한다.
퍼징 가스는 제조자로부터 받은 필터 카트리지(50) 내의 기존의 잔여 가스의 적어도 일부를 대체하는데 효과적인 시간 동안 필터 카트리지(50)를 통해 흐른다. 퍼징 가스의 온도 및/또는 필터 카트리지(50)는 원하는 경우 조정될 수 있지만, 통상적으로 퍼징 가스는 주위 온도에서 필터 카트리지(50)를 통해 흐른다. 퍼징 가스가 필터 카트리지(50)를 통해 오래 흐를수록, 더 많은 잔여 가스가 퍼징 가스에 의해 대체될 것이고, 필터 카트리지 내의 모든 가스가 효과적으로 퍼징 가스가 되도록 빈 공간을 채우는 퍼징 가스의 최대량까지 대체될 수 있다. 원하는 경우, 필터 카트리지(50)의 빈 공간 내의 퍼징 가스의 범위를 결정하기 위해 시스템(100)을 빠져나가는 모든 가스를 샘플링할 수 있다. 예를 들어, 시스템(100)을 빠져나가는 가스는 가스 크로마토그래피, 질량 분광법 또는 다른 통상적인 방법을 사용하여 분석될 수 있다.
일 실시예에서, 퍼징 가스는 필터 카트리지(50) 내의 잔여 가스의 적어도 50%를 대체하기에 충분한 시간 동안 필터 카트리지를 통해 흐른다. 다른 실시예에서, 퍼징 가스는 필터 카트리지(80) 내의 잔여 가스의 적어도 80%를 대체하기 위해 필터 카트리지(50)를 통해 흐른다. 다른 실시예에서, 퍼징 가스는 잔여 가스의 적어도 95%가 필터 카트리지(95)에서 대체될 때까지 필터 카트리지(50)를 통해 흐른다. 바람직하게, 퍼징 가스는 질소, 공기 또는 다른 초기 가스로 구성된 잔여 가스의 적어도 99%가 필터 카트리지(99)에서 대체될 때까지 필터 카트리지(50)를 통해 흐른다.
퍼징 가스는 제조자로부터 받은 필터 카트리지(50)에서 발견된 공기를 대체한다. 일 실시예에서, 퍼징 가스는 공기와 비교하여 포토레지스트 유체에 보다 빠르게 용해되어, 필터 카트리지(50)를 완전히 웨팅시키는데 필요한 포토레지스트 유체의 양을 감소시킨다. 필터 카트리지(50) 내의 퍼징 가스의 양이 많을수록, 포토레지스트 유체가 필터 카트리지(50) 내로 주입될 때 필터 카트리지(50)는 더 빨리 웨팅될 것을 이해해야 한다. 따라서, 퍼징 가스는 다른 식으로 낭비되거나 폐기될 포토레지스트 유체의 양을 감소시켜, 비용 및 폐기 처리를 감소시킨다.
퍼징 가스가 필터 카트리지(50) 내의 잔여 가스의 양을 감소시키는데 효과적인 적절한 시간 동안 필터 카트리지(50)를 통해 흐를 때, 제 4 밸브(40)는 폐쇄된다. 제 4 밸브(40)가 폐쇄된 후에, 제 2 밸브(20) 및 제 3 밸브(30)도 폐쇄된다.
퍼징 가스는 원하는 만큼 많은 양으로 필터 카트리지(50)를 통해 흐를 수 있다. 마찬가지로, 방법은 필터 카트리지(50)로의 퍼징 가스의 흐름을 개시하기 전에 필터 카트리지(50) 내에 전체 또는 부분 진공을 생성하는 단계를 포함할 수 있다. 추가적인 진공 단계는 필터 카트리지 내의 잔여 가스의 양을 감소시킬 수 있고, 따라서 퍼징 가스에 의한 잔여 가스의 대체를 가속시킬 수 있다. 진공 단계는 퍼징 가스가 필터 카트리지(50) 내로 도입된 후에 반복되어 필터 카트리지(50) 내의 잔여 가스를 신속하게 감소시킬 수 있다. 진공/퍼징 가스 흐름 단계는 원하는 대로 반복될 수 있다.
퍼징 가스의 압력은 퍼징 가스를 필터 카트리지(50) 내로 도입하고 퍼징 가스를 필터 카트리지(50)를 통해 흐르게 하는데 효과적인 임의의 압력일 수 있다. 이 압력은 필터 카트리지(50)의 크기, 유형 및 사양에 따라 달라질 수 있다.
도 2에 도시된 밸브는 또한 시스템(100)에 대한 수반되는 변화를 갖는 3방향 밸브일 수도 있다는 것을 이해해야 한다.
제 2 밸브(20), 제 3 밸브(30), 및 제 4 밸브(40)가 폐쇄된 후에, 제 1 밸브(10)가 개방되고 이어서 제 4 밸브(40)가 개방된다. 제 1 밸브(10) 및 제 4 밸브(40)가 개방되면, 액체 용제가 필터 카트리지(50)를 통해 흐르기 시작한다. 액체 용제가 필터 카트리지(50)를 통해 흐름에 따라, 퍼징 가스는 액체 용제에 용해된다.
포토레지스트 유체의 적어도 하나의 부피의 흐름을 허용하기에 충분한 시간과 같은 주어진 시간 후, 필터 카트리지(50)가 완전히 웨팅될 때까지, 액체 용제는 필터 카트리지(50)를 통해 흐를 수 있다. 포토레지스트 유체 내에 기포가 존재하는지를 결정하기 위해 흐름이 관찰될 수 있고, 액체 용제에 기포가 나타나지 않을 때까지 흐름은 계속될 수 있다. 기포가 포토레지스트 유체에 존재하는지를 결정하기 위해 입자 센서가 사용될 수 있다.
필터 카트리지(50)가 완전히 웨팅되었다고 결정된 후, 필터 카트리지(50)가 반도체 제조 디바이스에 아직 연결되지 않은 경우, 필터 카트리지(50)는 반도체 제조 디바이스로 이동될 수 있도록 필터 카트리지(50)는 라인(42 및 44)으로부터 제거될 수 있다. 필터 카트리지(50)가 반도체 제조 디바이스에 연결되도록 제 위치에 있으면, 적절한 연결이 연결될 수 있다. 대안적으로, 기포를 함유하는 액체 용제의 폐기뿐만 아니라 잔여 가스 및 퍼징 가스의 폐기를 허용하도록 구성된 제 4 밸브(40)의 하류에 있는 추가의 밸브 및 반도체 제조 디바이스에 액체 용제를 보내는 추가의 밸브 및 라인이 있는 시스템(100)과 같이, 필터 카트리지 (50) 및 시스템(100)은 반도체 제조 디바이스에서 사용하기 위해 이미 라인에 있을 수 있다.
본 발명의 실시에 사용되는 필터 카트리지는 예를 들어, 폴 주식회사(Pall Corporation)로부터 상업적으로 입수 가능하다. 필터 카트리지는 일반적으로 카트리지의 대향 단부 상에 입구 및 출구 부재를 갖는 단부 캡을 포함하는 밀봉된 카트리지 하우징 내에 수용되는 필터 물질을 포함한다. 본 발명의 주제의 필터 카트리지는 제조 시설에서 반도체 웨이퍼의 상업적 화학 처리에 사용된다. 필터 물질은 예를 들어 나일론, 폴리테트라플루오로에틸렌, 퍼플루오로알콕시 등으로 구성될 수 있다. 필터는 소수성 또는 친수성 중 어느 하나의 물질로 구성될 수 있다. 무극성 유기 가스는 친수성 필터 카트리지를 처리하는 데 사용되는 반면 이산화탄소와 같은 다른 가스는 소수성 필터 카트리지를 처리하는 데 사용된다. 필터 카트리지는 주름형, 원반형 또는 관형 구성의 필터 멤브레인으로 구성된다. 필터 카트리지는 처리될 포토레지스트 유체로부터 산, 염기, 용제, 다른 화학 물질, 미립자 등을 광범위하게 제거하는 역할을 한다. 또한, 필터 물질은 오래된 필터가 제거되고 새로운 필터가 교체되며 카트리지 하우징을 재사용할 수 있도록 제조 장비에서 인 라인 설치된 영구 카트리지 하우징과 함께 사용하도록 조정될 수 있다.
따라서, 필터 카트리지는 하우징 쉘 및 캡슐화된 나일론 또는 폴리테트라플루오로에틸렌 필터 물질로 형성된 일회용 필터일 수 있다. 일회용 필터는 위험한 화학 물질을 처리해야 하는 필요성을 제거하고 설치 시간을 최소화하는 역할을 한다. 본 발명의 실시에 사용되는 필터 카트리지는 바람직하게는 일회용 필터 카트리지이다.
미생물학적-등급(microbially-rated) 필터 카트리지를 비롯한 현재 사용 중인 상업적으로 이용 가능한 필터 카트리지의 대표적인 예는 폴 주식회사(Pall Corporation)의해 만들어졌다. 상업적으로 이용 가능한 필터 카트리지는 통상적으로 웨팅을 위해 유량에 대해 제조자에 의해 평가된다는 것을 유념해야 한다. 유량은 필터 유형, 유체 유형, 필터 크기, 필터 구성 등에 따라 달라진다. 유체의 일반적인 유량은 0.1 mL/min에서 12 L/mim 이상까지 평가될 수 있다. 필터 카트리지에 유체를 공급하는 데 사용되는 펌프는 제조자의 권장 유량을 충족시키는 데 효과적이어야 한다는 것을 이해해야 한다. 유량은 인 라인 유량계와 같은 표준 절차 또는 눈금이 매겨진 비커 또는 다른 실린더의 부피를 확인하는 것처럼 잠재적으로 간단한 절차를 사용하여 결정될 수 있다.
제조자로부터 받았을 때 필터 카트리지에 존재하는 가스를 대체하기 위해 본 발명의 실시에 사용될 수 있거나 또는 웨팅 전에 다른 방법으로 사용될 수 있는 퍼징 가스는, 필터 카트리지에서 여과될 유기 용제 또는 포토레지스트 유체에 용이하게 용해되는 무극성 유기 화합물을 포함할 수 있다. 본 발명의 실시에 사용되는 퍼징 가스는, 궁극적으로 필터 카트리지를 통해 흐를 용제 또는 포토레지스트 유체의 유형에 따라 달라질 수 있다. 유기 용제 또는 포토레지스트 유체의 경우, 퍼징 가스는 무극성 탄화수소 및 할로겐화 탄화수소를 포함할 수 있다. 이러한 무극성 가스는 메탄, 에탄, 프로판, 부탄 및 필터 카트리지가 유기 가스로 플러싱되는 조건 하에서 기체인 다른 높은 탄화수소를 포함한다. 본원에서 사용된 바와 같이, 프로판 및 부탄은 예를 들어 이소프로필 알코올 및 2-메틸프로판을 비롯한 자신의 이성질체를 포함한다.
무극성 가스는 메틸렌 클로라이드, 카본 테트라 클로라이드, 트리클로로메탄, 클로로메탄, 1 내지 6개의 염소를 포함하는 염소화 에틸렌, 플루오로메탄, 디플루오로메탄, 트리플루오로메탄, 플루오로에틸렌, 디플루오로에틸렌, 트리플루오로에틸렌, 테트라플루오로에틸렌 및 이들의 혼합물을 포함하지만 이들로 한정되는 것은 아닌 할로겐화 탄화수소를 포함할 수 있다.
사용될 수 있는 다른 할로겐은 상응하는 할로겐화 탄화수소가 본 발명의 프로세스에서 사용되는 조건에서 기체인 한 요오드 및 브롬을 포함한다.
마찬가지로, 화합물이 본 발명의 실시에서 필터 카트리지가 퍼징 가스로 플러싱되는 조건 하의 온도에서 기체인 경우, 가스 내의 탄소의 수는 2개 이상일 수 있다.
수성 용제 또는 알콜성 용제가 필터 카트리지를 통해 여과되기 위해, 퍼징 가스는 이산화탄소, 암모니아, 휘발성 아민 및 이들의 조합물을 포함할 수 있다. 이러한 퍼징 가스는 필터 카트리지에서 여과되는 수성 용제 또는 알콜성 용제에 용이하게 용해된다.
본 발명의 실시에 사용되는 액체 용제 및 포토레지스트 유체는 상업적으로 사용 가능하다. 액체 용제는 수성 용제, 알콜성 용제 및 비수성 무극성 유기 용제일 수 있다. 바람직하게는, 본 발명에 따라 처리될 화합물은 포토레지스트 유체이다. 포토레지스트 유체는 포지티브 또는 네거티브 포토레지스트 유체 중 어느 하나일 수 있다. 이러한 상업적으로 사용 가능한 포토레지스트 유체의 대표적인 예로는 JSR Micro에서 입수 가능한 ArF 네거티브 및 포지티브 포토레지스트 유체와 ArF 이머전 포토레지스트 유체를 포함하나 이에 한정되지는 않는다.
도 3은 본 발명의 프로세스의 흐름도를 도시한다. 단계(310)에서, 제조자로부터 받은 필터 카트리지가 퍼징 가스 소스에 연결된다. 단계(320)에서, 퍼징 가스는 잔여 가스의 적어도 일부가 퍼징될 때까지 필터 카트리지를 통해 흐른다. 이러한 잔여 가스는 제조자로부터 받을 때 필터 카트리지에 존재하는 공기 또는 질소일 수 있다. 단계(330)에서, 필터 카트리지는 퍼징 가스 소스부터 분리되어 액체 용제 또는 포토레지스트 유체의 소스에 연결된다. 단계(340)에서, 액체 용제 또는 포토레지스트 유체는 퍼징 가스를 흡수한 필터 카트리지를 통해 흐르고, 제조자로부터 받은 필터 카트리지의 웨팅 속도에 비해 액체 용제 또는 포토레지스트 유체가 필터 카트리지를 더 빨리 웨팅시키도록 한다. 액체 용제 또는 포토레지스트 유체는 필터 카트리지를 통해 흘러 필터 카트리지를 웨팅시키고, 필터 카트리지를 통해 침출물을 용해시키거나 미립자를 푸시하며, 필터 카트리지를 빠져나가는 기포가 액체 용제 또는 포토레지스트 유체에 나타나지 않을 때까지 흐르고, 이때 액체 용제 또는 포토레지스트 유체의 흐름은 단계(350)에서 정지된다. 다음으로, 단계(360)에서, 필터 카트리지는 웨팅 시스템으로부터 분리되어 즉시 반도체 제조 디바이스에서 사용되거나 오래된 필터를 교체할 필요가 있을 때까지 저장된다. 본 발명의 방법은 포토레지스트 유체와 같은 반도체 제조에 사용되는 액체 용제로 사용 동안 필터 카트리지를 웨팅시키는 개선된 방법을 제공한다. 유리하게, 제조자로부터 받은 필터 카트리지 내의 잔여 가스보다 주어진 액체 용제에서 보다 용이하게 용해되는 퍼징 가스가 선택된다. 유리하게, 필터 카트리지의 빈 공간을 적어도 부분적으로 채우기 위해 퍼징 가스의 사용은, 필터 카트리지를 액체 용제로 웨팅시키는 것을 가속화하는 역할을 한다. 유리하게, 본 발명의 실시에 사용되는 특히 유용한 액체 용제는 포토레지스트 유체이다.
도 4는 필터 카트리지를 통해 흐르는 용제 부피 대 입자 수의 그래프를 도시한다. 점선은 건식 필터를 사용할 때의 입자 수를 나타낸다. 실선은 필터 카트리지를 통해 용제를 흐르게 하여 필터 카트리지를 웨팅시키기 전에 필터 카트리지를 통해 퍼징 가스를 흐르게 한 이후의 입자 수를 도시한다. 도 4에서 "입자 수"는 26nm 이상의 크기를 갖는 입자를 지칭한다. 이러한 입자는 용제에 동반된 기포를 포함한다. 도 4의 점선 및 실선은 용제가 필터 카트리지를 빠져나오기 시작할 때 시작한다. 용제가 필터 카트리지에서 배출되기 전에 필터 카트리지를 채우기 위해 100mL 이상의 용제가 필요하다. 알 수 있는 바와 같이, 퍼징 가스가 사용된 후의 용제의 입자 수(약 2700개의 입자 수)는 퍼징 가스가 사용되지 않은 건식 필터 카트리지를 빠져나가는 용제의 입자 수(약 5000개의 입자 수)의 거의 절반이다. 예상대로, 시간이 지남에 따라, 약 220mL의 용제가 필터 카트리지 내로 흐른 후에 점선과 실선의 입자 수는 수렴한다. 도 4는 필터 카트리지가 웨팅되었을 때 필터 카트리지를 빠져나가는 용제의 입자 수의 보다 빠른 감소를 달성하기 위해 퍼징 가스의 사용이 본 발명에 따라 제어될 수 있는 중요한 변수라는 것을 나타낸다.
본 발명의 다른 변형 및 대안적인 실시예들은 이 설명을 고려하여 당업자에게 명백할 것이다. 따라서, 본 발명은 이러한 예시적인 구성에 의해 제한되지 않는다는 것이 인식될 것이다. 따라서, 이 설명은 단지 예시적인 것으로 해석되어야 하며, 본 발명을 수행하는 방식을 당업자에게 교시하기 위한 것이다. 본 명세서에 도시되고 설명된 본 발명의 형태는 현재 바람직한 실시예로서 간주되어야 한다. 다양한 변경이 구현 및 아키텍처에서 이루어질 수 있다. 예를 들어, 본 명세서에 도시되고 설명된 것들에 대해 동일한 요소들이 대체될 수 있고, 본 발명의 특정 특징들은 다른 특징의 사용과 독립적으로 활용될 수 있으며, 이 모두는 본 발명의 이러한 설명의 이점을 가진 후에 당업자에게 명백할 것이다.

Claims (20)

  1. 반도체 제조에 사용되는 액체 용제를 처리하는 데 사용되는 필터 카트리지를 웨팅(wetting)시키는 프로세스에 있어서,
    필터 카트리지를 제조하는 데 사용된 제조 프로세스로부터의 잔여 가스를 함유하는 빈 공간을 갖는 필터 카트리지를 제공하는 단계;
    상기 필터 카트리지를 제조하는 데 사용된 제조 프로세스로부터의 상기 잔여 가스의 적어도 일부를 적어도 부분적으로 대체하기 위해 상기 필터 카트리지를 통해 퍼징 가스를 흐르게 하는 단계; 및
    상기 필터 카트리지를 통해 상기 액체 용제를 펌핑하여, 상기 퍼징 가스가 상기 액체 용제에 용해되고 상기 빈 공간을 적어도 부분적으로 채우는 단계
    를 포함하는, 필터 카트리지를 웨팅시키는 프로세스.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 퍼징 가스는 하나 이상의 탄소 원자를 갖는 무극성 유기 가스인 것인, 필터 카트리지를 웨팅시키는 프로세스.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 퍼징 가스는 상기 잔여 가스의 적어도 50%가 대체될 때까지 상기 필터 카트리지를 통해 흐르는 것인, 필터 카트리지를 웨팅시키는 프로세스.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 액체 용제는 0.1 내지 12 L/mim의 속도로 상기 필터 카트리지를 통해 흐르는 것인, 필터 카트리지를 웨팅시키는 프로세스.
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 가스는 10℃ 내지 50℃의 온도에서 상기 필터 카트리지를 통해 흐르는 것인, 필터 카트리지를 웨팅시키는 프로세스.
  6. 제 1 항에 있어서, 상기 필터 카트리지 내의 필터는 나일론, 폴리테트라플루오로에틸렌으로 만들어진 것인, 필터 카트리지를 웨팅시키는 프로세스.
  7. 제 1 항에 있어서, 상기 프로세스는, 상기 필터 카트리지를 통한 상기 퍼징 가스의 사전 흐름 없이 액체 용제가 상기 필터 카트리지를 통해 펌핑되는 프로세스와 비교하여, 상기 액체 용제로 상기 필터 카트리지를 완전히 웨팅시키는 시간을 감소시키는 것인, 필터 카트리지를 웨팅시키는 프로세스.
  8. 제 1 항에 있어서, 상기 액체 용제는 기포(bubbles)가 상기 필터 카트리지를 빠져나오지 않을 때까지 상기 필터 카트리지를 통해 흐르는 포토레지스트 유체인 것인, 필터 카트리지를 웨팅시키는 프로세스.
  9. 제 1 항에 있어서, 상기 액체 용제는 수성 용제 또는 알콜인 것인, 필터 카트리지를 웨팅시키는 프로세스.
  10. 제 1 항에 있어서, 상기 퍼징 가스는 무극성 유기 가스인 것인, 필터 카트리지를 웨팅시키는 프로세스.
  11. 제 1 항에 있어서, 상기 퍼징 가스는 이산화탄소, 암모니아 또는 휘발성 아민인 것인, 필터 카트리지를 웨팅시키는 프로세스.
  12. 제 1 항에 있어서, 상기 퍼징 가스는 메탄, 에탄, 프로판, 부탄, 또는 플루오르화 에틸렌인 것인, 필터 카트리지를 웨팅시키는 프로세스.
  13. 제 1 항에 있어서, 상기 액체 용제는 포토레지스트 유체인 것인, 필터 카트리지를 웨팅시키는 프로세스.
  14. 제 1 항에 있어서, 상기 액체 용제는 기포가 상기 필터 카트리지를 빠져나오지 않을 때까지 상기 필터 카트리지를 통해 흐르는 것인, 필터 카트리지를 웨팅시키는 프로세스.
  15. 제 1 항에 있어서, 상기 퍼징 가스는 적어도 99%의 순도를 갖는 것인, 필터 카트리지를 웨팅시키는 프로세스.
  16. 제 1 항에 있어서, 상기 필터 카트리지는 상기 액체 용제가 상기 필터 카트리지를 웨팅시킨 후에, 상기 액체 용제의 소스로부터 분리되는 것인, 필터 카트리지를 웨팅시키는 프로세스.
  17. 제 1 항에 있어서, 상기 퍼징 가스는 에탄, 프로판, 부탄 또는 이들의 조합물인 것인, 필터 카트리지를 웨팅시키는 프로세스.
  18. 제 1 항에 있어서, 상기 퍼징 가스는 테트라플루오로에탄, 테트라플루오로메탄, 디플루오로에탄 또는 이들의 조합물인 것인, 필터 카트리지를 웨팅시키는 프로세스.
  19. 제 1 항에 있어서, 상기 필터 카트리지는 상기 가스를 상기 필터 카트리지를 통해 흐르게 하기 전에, 퍼징 가스의 소스에 연결되는 것인, 필터 카트리지를 웨팅시키는 프로세스.
  20. 제 1 항에 있어서, 상기 필터 카트리지는 상기 액체 용제를 상기 필터 카트리지를 통해 펌핑하기 전에, 상기 액체 용제의 소스에 연결되는 것인, 필터 카트리지를 웨팅시키는 프로세스.
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