TW201742665A - 噴嘴過濾器 - Google Patents

Abstract

本發明提供用於自一液流過濾微粒之裝置及方法。一過濾器筒包含：一外殼，其經構形以放置成與液體之一流一致；及複數個中空纖維過濾器構件，其等安置於該外殼內。中空纖維過濾器構件填裝於該外殼之一端處且經構形以經由表面能自液體之該流捕獲微粒。該過濾器筒可提供低壓損耗過濾且能夠放置於一小空間內。

Description

噴嘴過濾器

過濾經常導致自一液體進料進入一過濾器之點至該液體自該過濾器發出之點之一非所要壓降。當液體被迫通過一過濾器介質時，其遇到對介質之阻力，從而導致液體之一減小流率。在(例如)其中避免壓力累積於一過濾器之上游或其中期望過濾之前及之後一液體之一連續流率之一些應用中，一過濾器上之高壓下降係非所要的。 一些微製造程序(諸如光微影)需要極清潔操作條件，包含自再循環蝕刻槽移除粒子。另外，歸因於所產生之物件之複雜性及小尺寸，期望利用能夠配置於一小空間內之過濾設備。

本發明係關於過濾之方法及用於自一流體(諸如一液體或氣流)移除微粒或污染物之過濾器筒或噴嘴。特定言之，本發明係關於可提供低壓損耗過濾且能夠放置於一小空間內之過濾器筒或噴嘴。 一過濾器筒之一實施例包含：一外殼，其經構形以放置成與液體或氣體之一流一致；及複數個中空纖維過濾器構件，其等安置於該外殼內。在某些態樣中，中空纖維過濾器構件經構形以經由表面能自該液體或氣體之該流捕獲微粒。歸因於中空纖維之敞開構形及經由非篩分保留之過濾，一流體能夠在無需壓力之一顯著下降之情況下通過過濾器筒。 本發明亦係關於一種過濾一液體或氣體進料之方法，該方法包含導引液體或氣體之一流通過一版本之一過濾器筒及在該過濾器筒之中空纖維過濾器元件處捕獲含於液體或氣體內之微粒。

儘管本發明將參考其實例性實施例特定展示及描述，但熟習技術者應理解可在不會背離由隨附申請專利範圍涵蓋之本發明之範疇之情況下對本發明中之形成及細節實行各種改變。 儘管描述各種組合物及方法，但應理解本發明不受限於所描述之特定分子、組合物、設計、方法或協定，此係由於此等分子、組合物、設計、方法或協定可改變。吾人亦應理解用於描述之術語僅係為了描述特定版本或版本，且不意欲限制將僅由隨附申請專利範圍限制之本發明之範疇。 亦必須注意如本文及隨附申請專利範圍中所使用，除非內文另有明確指示，否則單數形式「一」及「該」包含複數指涉物。因此，例如，參考一「中空纖維」係熟習技術者已知之一或多個中空纖維元件及其等效物之一指涉物等等。除非本文另有規定，否則本文所使用之所有技術及科學術語具有如一般技術者所共同理解之相同意義。類似或等效於本文所描述之方法及材料之方法及材料可用於本發明之版本之實踐及測試。本文中提及之所有出版物之全部內容以引用的方式併入。本文中之任何內容均不被視為本發明不享有憑藉先前發明使此揭示內容提前日期之一准許。「選用」或「視情況」意謂隨後描述之事件或情況可或可不發生，及描述包含其中事件發生之例項及其中事件未發生之例項。無論是否明確指示，本文中之所有數值可由術語「約」修飾。術語「約」大體上指稱熟習技術者將視為等效於所列舉之值(即具有相同功能或結果)之數目之一範圍。在一些版本中，術語「約」指稱所述值之±10%，在其他版本中，術語「約」指稱所述值之±2%。 一過濾器筒100之一實例性版本繪示於圖1及圖2中。過濾器筒或噴嘴包含具有一中空中心之一外殼110。複數個過濾器構件120安置於外殼110之該中空中心內。外殼之形狀可為(例如)圓柱形或管狀，諸如具有約5 mm至約25 mm之一直徑之一管。例如，外殼可為具有約0.25英寸(6.35 mm)、約0.5英寸(12.7 mm)、約0.75英寸(19.1 mm)或約1英寸(25.4 mm)之一直徑之一管。外殼110可包含位於筒100之一端處之一外表面周圍之螺紋140，如圖1及圖2所展示。替代地，螺紋140可包含於外殼110之兩端處。螺紋140可提供與其他元件(諸如管路、配管、孔徑規、工具或一設備線或一處理系統中之上游及下游之其他元件)之一流體緊密連接。替代連接機制係可行的。例如，筒100可螺合、壓入配合或焊接至其他元件。 外殼可由包含聚合物之材料形成。適合於外殼之聚合物之非限制性實例包含諸如尼龍之聚醯胺、諸如全氟烷氧基樹脂(PFA)之含氟聚合物及諸如聚乙烯(PE)之聚烯烴。外殼可具有能夠放置於一設備線中之一小空間內之一長度。例如，在某些實施例中外殼可具有約10 mm至約1000 mm之一長度。 過濾器構件120可為在兩端敞開之中空纖維。如圖1及圖2中所展示，中空纖維過濾器構件120具有約等於外殼110之長度之一長度，使得過濾器構件120自筒100之一第一端112延伸至筒100之一第二端114。替代地，中空纖維過濾器構件可僅延伸於筒之長度之一部分。在一進一步替代版本中，一筒內之個別中空纖維過濾器構件之長度可為不同長度。例如，一些或所有中空纖維過濾器構件120可具有約外殼110之長度之一半、三分之二或四分之三之長度。替代地，所有中空纖維過濾器構件可具有約等於外殼之長度之一長度(例如自約10 mm至約1000 mm)，其中一些中空纖維構件比其他中空纖維構件稍長(例如自約1 mm至約5 mm長)以提供額外表面積。 在一些實施例中，中空纖維過濾器構件120可使用填裝材料130填裝於外殼110中。如圖1中所描繪，填裝材料130可僅包含於筒之一端處以改良或增強筒內之氣體釋放。替代地，填裝材料可包含於筒內之額外位置處或任一端處，取決於外殼之選定構造。填裝材料130可為聚烯烴、含氟聚合物、聚醯胺或類似材料。填裝材料130可將中空纖維過濾器構件固定於外殼110內。例如，藉由使過濾器構件120彼此固定及固定至筒100之一端處之外殼110，填裝材料130可防止過濾器構件在外殼內移位或屈曲，其可阻礙流體或氣體流經筒。另外，填裝材料130可用以自液體或氣體之一流體密封中空纖維過濾器元件周圍之空間，使得液體或氣體經導引流經過濾器元件之中空內部空間而非沿過濾器元件之外表面。 過濾器筒可經構形以放置成與液體或氣體之一流或流動一致，如圖3中所繪示。過濾器筒300位於管350、360之間。在筒300之一第一端處，螺紋340與管350之對應螺紋342接合。在筒300之一第二端處，外殼310經構形以壓入配合於管360之對應截面344內。儘管過濾器筒300繪示於圖3中，其中一端螺合於管350且一端壓入配合至管360中，但連接類型之替代構形係可行的。例如，過濾器筒300可壓入配合於兩端處，或焊接於兩端處，至管350、360。替代地，過濾器筒300之一端可焊接至一管350，其中筒之另一端壓入配合或螺合於管360。過濾器筒300可經構形以與管350及360固定地耦合，使得流體緊密連接形成。 過濾器筒100、300可放置於一處理系統(諸如(例如)用於清潔光阻組合物之再循環系統)中之一液體或氣體之正常流動路徑內。例如，過濾器筒100、300可插入管路或配管之一截面中，使得通過筒之液體之流動路徑保持約與通過所連接之管路或配管之液體之流動路徑成線性關係。當液體進入筒100、300時，其平行通過在兩端上敞開之中空纖維過濾器元件120、320。 液體內之微粒可由中空纖維過濾器元件120、320經由一非篩分保留機制捕獲。如本文所使用，「非篩分保留機制」指稱由不與過濾器或中空纖維之壓降或起泡點有關之機制(諸如攔截、擴散、吸附或其等之組合)發生之保留。例如，微粒可由中空纖維(例如形成中空纖維之一聚合物隔膜之(若干)曝露極性基)至內表面處之表面能捕獲。歸因於中空纖維之敞開構形及經由非篩分保留之過濾，一液體能夠在沒有壓力之一顯著下降之情況下通過過濾器筒100、300。因此，濾器筒100、300提供低壓損失過濾，其使得液體能夠在無需額外加壓之情況下自過濾器下游使用。低壓損失過濾對於再循環蝕刻槽係尤其有用，其通常需要快速槽翻轉。例如，在一版本中，過濾器筒100、300提供約1kPa或更小之壓力損失。 在一過濾器筒之一實例性版本中，中空纖維過濾器構件120、320由一非篩分隔膜形成。如本文所使用，「非篩分隔膜」指稱捕獲粒子或經最佳化以主要經由非篩分保留機制(包含(例如)吸附、攔截、擴散或其等之組合)捕獲粒子之一隔膜。粒子吸附至隔膜表面可由(例如)分子間凡得瓦(Van der Waals)力及靜電力作為媒介。當行進通過一隔膜之一粒子無法足夠快地改變方向以避免與該隔膜接觸時發生攔截。歸因於擴散至粒子輸送由主要小粒子之隨機或布朗(Brownian)運動引起，其產生粒子將與過濾器介質碰撞之一特定機率。 在一過濾器筒之一實例性版本中，中空纖維過濾器構件120、320由具有位於聚合物之一主鏈或一側鏈處之一極性基之聚合物材料形成。例如，中空纖維過濾器構件可由聚醯胺、聚醯亞胺、多酮、聚酯或其等之一組合形成。位於聚合物材料之一主鏈或一側鏈處之極性基能夠通過粒子吸附機制捕獲帶電粒子或微粒。分子內凡得瓦(Van der Waals)力及粒子之間的吸引靜電相互作用且中空纖維隔膜之內表面可提供用於將離子輸送至隔膜表面。因此，當液體行進穿過中空纖維過濾器構件時粒子可自液體移除。 例如，一過濾器筒之一版本包含由聚醯胺(諸如尼龍6)形成且具有一正電荷密度之中空纖維過濾器構件。粒子(諸如金屬膠體及有機聚合物凝膠)可帶負電荷。當粒子行進通過中空纖維過濾器構件時，可發生吸附，藉此自液流移除粒子。在一過濾器筒之其他版本中，中空纖維過濾器構件與粒子之間的電荷相互作用可反轉。例如，過濾器構件可具有一負電荷密度且粒子可帶正電荷。 除吸引靜電相互作用之外，攔截機構及擴散機構亦可用以捕獲及保留中空纖維過濾器構件120、320內之粒子。隔膜與粒子之間不存在一斥力(諸如將與相同電荷相互作用(即正-正相互作用或負-負相互作用)，或其中隔膜及/或粒子攜帶一中性-零電荷)，粒子可由隔膜藉由隔膜接觸或碰撞而捕獲。 在一些態樣中，過濾器筒之版本可具有約20%、約30%、約50%或約60%至約65%、約75%、約85%或約90%之百分比保留率。「百分比保留」(如本文所使用)指稱由放置於一流體流之路徑中之一過濾構件自該流體流移除之粒子之百分比。可使用(例如)金奈米粒子或奈米大小圓緣評估非篩分百分比保留。奈米大小螢光聚苯乙烯乳膠(PSL)圓緣可用以利用中國上海之Semicon China之Yaowu、Xiao等人於2009年3月19日至20日之「Sub-30 nm Particle Retention Test by Fluorescence Spectroscopy」(其內容之全文以引用的方式併入本文中)中揭示之方法及材料量測本發明之過濾器構件及微孔隔膜之百分比保留。在本發明之一些版本中，螢光奈米粒子係G25粒子。G25粒子由列舉依25奈米之粒子之標稱直徑之Duke Scientific分佈。然而，可使用在25奈米至30奈米之範圍內之粒子(在一些情況中係21奈米至24奈米)。用以估計過濾器構件之螢光粒子單層覆蓋率之百分比可介於1%與30%之間，儘管亦可使用其他百分比單層覆蓋率。 儘管已相對於一或多個實施方案展示及描述本發明，但熟習技術者將基於本說明書及附圖之一閱讀及理解想起等效替代及修改。本發明包含所有此等修改及替代且僅由以下申請專利範圍之範疇限制。另外，儘管本發明之一特定特徵或態樣可僅相對於若干實施方案之一者揭示，但此特徵或態樣可與其他實施方案之一或多個其他特徵或態樣組合，如對於任何給定或特定應用可係期望或有利的。此外，至術語「包含」、「具有」、「含」或其變體用於[實施方式]或申請專利範圍中之程度，此等術語意欲依類似於術語「包括」之一方式具包含性。另外，術語「例示性」僅意謂一實例而非最佳的。亦應瞭解為簡化及易於理解，本文所描繪之特徵及/或元件經繪示具有相對於彼此之特定尺寸及/或定向，且實際尺寸及/或定向可實質上不同於本文所繪示之尺寸及/或定向。 儘管已參考本發明之特定版本以大量細節描述本發明，但其他版本係可行的。因此，隨附申請專利範圍之精神及範疇不應受限於含於本說明書內之描述及版本。 本文所列舉所有專利、公開申請案及參考之教示之全部內容以引用的方式併入。

100‧‧‧過濾器筒 110‧‧‧外殼 112‧‧‧第一端 114‧‧‧第二端 120‧‧‧過濾器構件/中空纖維過濾器元件 130‧‧‧填裝材料 140‧‧‧螺紋 300‧‧‧過濾器筒 310‧‧‧外殼 320‧‧‧中空纖維過濾器元件 340‧‧‧螺紋 342‧‧‧螺紋 344‧‧‧截面 350‧‧‧管 360‧‧‧管

前述將自本發明之實例性實施例之以下更特定描述明白，如附圖中所繪示，其中相同元件符號指稱不同視圖中之相同零件。圖式係為強化繪示本發明之實施例，並不一定按比例繪製。 圖1係一過濾器筒之一透視圖，其通過筒外殼之一部分剖面圖繪示含於筒內之中空纖維。 圖2係圖1之筒之一透視圖，其中透明地繪示外殼。 圖3係與兩個軟管串聯連接之一過濾器筒之一示意圖。

100‧‧‧過濾器筒

110‧‧‧外殼

112‧‧‧第一端

114‧‧‧第二端

120‧‧‧過濾器構件/中空纖維過濾器元件

130‧‧‧填裝材料

140‧‧‧螺紋

Claims (11)

1. 一種過濾器筒，其包括： 一外殼，其經構形以放置成與液體之一流一致；及 複數個中空纖維過濾器構件，其等安置於該外殼內，中空纖維過濾器構件經構形以通過一非篩分保留機制自液體之該流捕獲微粒。
2. 如請求項1之過濾器筒，其中該非篩分保留機制包括吸附、攔截、擴散或其等之組合。
3. 如先前請求項中任一項之過濾器筒，其中該外殼係圓柱形且具有約5 mm至約25 mm之一直徑。
4. 如先前請求項中任一項之過濾器筒，其中該外殼之一個或多個端係螺合、壓入配合或焊接至一連接構件。
5. 如先前請求項中任一項之過濾器筒，其中該外殼具有約10 mm至約1000 mm之一長度。
6. 如先前請求項中任一項之過濾器筒，其中該等中空纖維過濾器構件填裝於該外殼中使得液體或氣體之該流經導引行進通過該等中空纖維過濾器構件之內部空間。
7. 如先前請求項中任一項之過濾器筒，其中該等中空纖維過濾器構件使用包括聚烯烴、聚醯胺、含氟聚合物或其等之一組合之填裝材料填裝。
8. 如先前請求項中任一項之過濾器筒，其中該等中空纖維過濾器構件由具有位於該聚合物之一主鏈或一側鏈處之一極性基之聚合物材料形成。
9. 如請求項8之過濾器筒，其中該聚合物包括聚醯胺、聚醯亞胺、多酮、聚酯或其等之一組合。
10. 如請求項1之過濾器筒，其中該筒經構形以提供約20%至約90%之百分比保留率。
11. 一種過濾一液體進料之方法，其包括： 導引液體之一流通過如請求項1之過濾器筒；及在該等中空纖維過濾器元件處捕獲含於該液體內之微粒。