TW202146365A - 用於純化溶劑之系統及方法 - Google Patents

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Abstract

本揭露內容係關於純化溶劑之方法及系統。經純化溶劑可用於在一多步半導體製造過程中清潔一半導體基板。

Description

用於純化溶劑之系統及方法
相關申請案之交叉參考
本申請案主張2020年3月27日申請之美國臨時申請案序列號63/000,747之優先權，所述申請案之內容以全文引用之方式併入本文中。 發明領域
本揭露內容係關於用於純化溶劑(例如有機溶劑)之系統及方法。特定言之，本揭露內容係關於可用於獲得具有極低量之有機及金屬雜質之有機溶劑的系統及方法。
發明背景
半導體行業已在電子組件之積體密度方面達成快速改良，這一現象由組件大小之連續減小引起。最終，提供更多的較小組件整合至給定區域中。此等改良主要歸因於對新精確度及高解析度處理技術之開發。
在製造高解析度積體電路(IC)期間，各種處理液體將與裸晶圓或塗佈薄膜之晶圓形成接觸。舉例而言，製造精煉純金屬互連件通常涉及以下程序：用預潤濕液體塗佈基底材料，之後用複合液體塗佈該基底材料，以形成抗蝕膜。已知此等含有專有成分及各種添加劑之處理液體為IC晶圓之污染來源。
咸信即使痕量污染物混合至此等化學液體，諸如晶圓預潤濕液體或顯影劑溶液中，所得電路圖案仍可具有缺陷。舉例而言，已知極低位準之金屬雜質的存在可能干擾半導體裝置之效能及穩定性。視金屬污染物種類而定，氧化物特性可能惡化，可能會形成不準確圖案，可能會減弱半導體電路之電氣效能，此最終會不利地影響製造產率。
在製造化學液體的各個階段期間，可能將雜質(諸如金屬雜質、精細粒子、有機雜質、水分及類似物)之污染無意引入化學液體中。實例包括存在於以下中之雜質：原材料，在製造化學液體時所生成之副產物或殘餘之未反應之反應物，或自製造裝置之表面或自容器設備、反應容器或用於運輸、儲存或反應之類似物溶離或提取的外來物質。因此，自用於生產高度精密及超精細半導體電子電路之此等化學液體減少或移除不溶性及可溶性污染物為生產無缺陷IC之基本保證。
就此而言，有必要顯著地改良並嚴格地控制化學液體製造過程及系統之標準及品質以便形成高純度化學液體，該等化學液體在製造超精細且極精密之半導體電子電路中係必不可少的。
發明概要
因此，為了形成高度精密積體電路，對於超純化學液體之需求以及對此等液體之品質改良及控制變得極其關鍵。針對於品質改良及控制之特定關鍵參數包括：液體及晶圓上金屬減少、液體及晶圓上粒子計數減少、晶圓上缺陷減少及有機污染物減少。
鑒於上文，本揭露內容提供一種純化系統及一種使用該純化系統純化溶劑(例如有機溶劑)以製備針對用於半導體製造之溶劑的方法，其中生產之超純溶劑中之金屬雜質、有機雜質及殘餘水分於該溶劑中的量被控制在預定範圍內，且不生成或引入未知及不合需要之物質。因此，殘餘物及/或粒子缺陷之出現得以抑制，且半導體晶圓之產量得以改良。另外，本發明人出乎意料地發現，在溶劑蒸餾之前使用脫水(例如藉由使用分子篩塔)及過濾(例如藉由使用具有一定孔徑之過濾器)純化有機溶劑可產生具有極低量之有機雜質(例如至少約99.99%)及/或極低水分含量(例如至多約100 ppm)之經純化有機溶劑。此外，本發明人出乎意料地發現，在溶劑蒸餾之後使用二種不同類型之帶負電離子交換過濾器(例如能夠移除諸如Fe、Ni、Cr、Zn或Cu之重金屬的過濾器及能夠移除諸如K、Na或Ca之鹼金屬或鹼土金屬的過濾器)純化有機溶劑可產生具有出人意料地低總量之金屬雜質(例如至多約200 ppt)的經純化有機溶劑。
在一個態樣中，本揭露內容提供一種純化有機溶劑之方法，該方法包括(1)使該有機溶劑穿過至少一個含有吸附劑之塔以移除該有機溶劑中之水；(2)使該有機溶劑穿過第一過濾器單元，其中該第一過濾器單元包括第一外殼及至少一個在該第一外殼中之第一過濾器，且該至少一個第一過濾器包括過濾介質；及(3)在蒸餾塔中蒸餾該有機溶劑以獲得經純化有機溶劑。該第一過濾器單元在該蒸餾塔與該至少一個含有該吸附劑之塔之間。
在另一態樣中，本揭露內容提供一種系統，其包括(1)至少一個含有吸附劑之塔，(2)第一過濾器單元，其在該至少一個含有吸附劑之塔下游且與該至少一個含有吸附劑之塔成流體連通，其中該第一過濾器單元包括第一外殼及至少一個該第一外殼中之第一過濾器，且該第一過濾器包括過濾介質；及(3)蒸餾塔，其在該第一過濾器單元下游且與該第一過濾器單元成流體連通。
在另一態樣中，本揭露內容提供一種純化有機溶劑之方法，該方法包括(1)在蒸餾塔中蒸餾該有機溶劑以獲得經蒸餾有機溶劑；及(2)使該經蒸餾有機溶劑穿過離子交換過濾器單元以獲得經純化有機溶劑。該離子交換過濾器單元包括外殼及該外殼中之至少一個第一離子交換過濾器及至少一個第二離子交換過濾器。該至少一個第一離子交換過濾器及該至少一個第二離子交換過濾器均為帶負電離子交換過濾器且串聯連接。該至少一個第一離子交換過濾器不同於該至少一個第二離子交換過濾器。
在另一態樣中，本揭露內容提供一種系統，其包括(1)蒸餾塔；及(2)離子交換過濾器單元，其在該蒸餾塔下游且與該蒸餾塔成流體連通。該離子交換過濾器單元包括外殼及該外殼中之至少一個第一離子交換過濾器及至少一個第二離子交換過濾器。該至少一個第一離子交換過濾器及該至少一個第二離子交換過濾器均為帶負電離子交換過濾器且串聯連接。該至少第一離子交換過濾器不同於該至少一個第二離子交換過濾器。
實施例可包括以下特徵中之一或多者。
在一些實施例中，該有機溶劑包括醇(例如異丙醇)。
在一些實施例中，該吸附劑包括分子篩、矽膠、活性氧化鋁、活性碳或離子交換樹脂。
在一些實施例中，該至少一個第一過濾器中之該過濾介質包括聚烯烴(例如高密度聚乙烯或聚四氟乙烯)、聚醯胺、氟聚合物或其共聚物。
在一些實施例中，該至少一個第一過濾器中之該過濾介質具有約0.1 μm至0.25 μm之平均孔徑。
在一些實施例中，該第一過濾器單元包括二個至五個第一過濾器。在一些實施例中，該等第一過濾器並聯連接。在一些實施例中，該至少一個第一過濾器為粒子移除過濾器。
在一些實施例中，該方法進一步包括在該蒸餾塔中蒸餾該有機溶劑之前使該有機溶劑再循環。在一些實施例中，該再循環包括將離開該第一過濾器單元之該有機溶劑移動至該至少一個含有吸附劑之塔，且隨後使該有機溶劑穿過該至少一個含有吸附劑之塔及該第一過濾器單元。
在一些實施例中，該方法進一步包括使該有機溶劑穿過該蒸餾塔下游之第二過濾器單元，其中該第二過濾器單元包括第二外殼及該第二外殼中之至少一個第二過濾器，且該至少一個第二過濾器包括過濾介質。
在一些實施例中，至少一個第一或第二離子交換過濾器包括過濾介質，其包括聚烯烴、聚醯胺、氟聚合物或其共聚物。在一些實施例中，該至少一個第一或第二離子交換過濾器中之該過濾介質包括具有磺酸酯基之聚乙烯或具有磺酸酯基之聚四氟乙烯或其共聚物。
在一些實施例中，該離子交換過濾器單元(例如，圖1中所示之第三過濾器單元124)包括二個至五個第一離子交換過濾器。在一些實施例中，該等第一離子交換過濾器並聯連接。在一些實施例中，該至少一個第一離子交換過濾器能夠自該有機溶劑移除至少90 wt%之Fe、Ni、Cr、Zn及/或Cu。
在一些實施例中，該離子交換過濾器單元(例如，圖1中所示之第三過濾器單元124)包括二個至五個第二離子交換過濾器。在一些實施例中，該等第二離子交換過濾器並聯連接。在一些實施例中，該至少一個第二離子交換過濾器能夠自該有機溶劑移除至少70 wt%之K、Na及/或Ca。
在一些實施例中，該方法進一步包括使該有機溶劑穿過與該蒸餾塔及該離子交換過濾器單元(例如，圖1中所示之第三過濾器單元124)成流體連通且在該蒸餾塔與該離子交換過濾器單元之間的過濾器單元(例如，圖1中所示之第二過濾器單元122)。在一些實施例中，在該蒸餾塔與該離子交換過濾器單元之間的該過濾器單元包括外殼及該外殼中之至少一個粒子移除過濾器。在一些實施例中，該至少一個粒子移除過濾器包括過濾介質，其包括聚烯烴、聚醯胺、氟聚合物(例如聚四氟乙烯)或其共聚物。在一些實施例中，該至少一個粒子移除過濾器包括平均孔徑為約5 nm至約50 nm之過濾介質。
在一些實施例中，該方法進一步包括使該有機溶劑穿過在該離子交換過濾器單元(例如，圖1中所示之第三過濾器單元124)下游且與該離子交換過濾器單元成流體連通之過濾器單元(例如，圖1中所示之第四過濾器單元126)。在一些實施例中，該離子交換過濾器單元下游之該過濾器單元包括外殼及該外殼中之至少一個粒子移除過濾器。在一些實施例中，該離子交換過濾器單元下游之該過濾器單元中的該至少一個粒子移除過濾器包括過濾介質，其包括聚烯烴、聚醯胺、氟聚合物(例如，聚四氟乙烯)或其共聚物。在一些實施例中，該離子交換過濾器單元下游之該過濾器單元中的該至少一個粒子移除過濾器包括平均孔徑為約2 nm至約10 nm之過濾介質。
在一些實施例中，該方法進一步包括使離開該離子交換過濾器單元下游之該過濾器單元的該有機溶劑再循環。在一些實施例中，該再循環包括將離開該離子交換過濾器單元下游之該過濾器單元的該有機溶劑移動至儲存槽，且隨後使該有機溶劑自該儲存槽穿過該離子交換過濾器單元。
在一些實施例中，該方法進一步包括將經純化溶劑移動至封裝台。
在一些實施例中，該經純化有機溶劑具有至少約99.99%之純度。在一些實施例中，該經純化有機溶劑具有至多約100 ppm之水分含量。在一些實施例中，該經純化有機溶劑包括總量為該經純化有機溶劑之至多約200 ppt之金屬雜質。
較佳實施例之詳細說明
如本文所定義，除非另外指出，否則所表述之所有百分比應理解為相對於組合物之總重量的重量百分比。除非另外指出，否則環境溫度定義為介於約16與約27攝氏度(℃)之間。除非另外指出，否則本文中提及之術語「溶劑」係指單一溶劑或二種或多於二種(例如三種或四種)溶劑之組合。在本揭露內容中，按組合物之總重量計，「ppm」意謂「百萬分率」，「ppb」意謂「十億分率」且「ppt」意謂「萬億分率」。
一般而言，本揭露內容提供用於純化溶劑(例如有機溶劑)之系統及方法。本文中所提及之溶劑可用於晶圓處理溶液(諸如預潤濕液體、顯影劑溶液、沖洗溶液、清潔溶液或剝離溶液)或用於任何半導體製造過程中之半導體材料的溶劑中。
在經歷本揭露內容之純化方法之前，溶劑可能含有非所需量之污染物及雜質(諸如有機雜質、金屬雜質及水分)。在藉由本揭露內容之純化方法處理溶劑之後，可自溶劑移除大量污染物及雜質。經預處理之溶劑在本文中亦稱為「未純化溶劑」。經預處理之溶劑可內部合成或經由自供應商購買而可商購。經後處理之溶劑在本文中亦稱為「經純化溶劑」。「經純化溶劑」可包括限制在預定範圍內之雜質。
一般而言，本文中所提及之溶劑可包括至少一種(例如，二種、三種或四種)有機溶劑，諸如醇、醚、烴、鹵化烴、酯、酮或碳酸酯。適合有機溶劑之實例包括甲醇、乙醇、1-丙醇、異丙醇、正丙醇、2-甲基-1-丙醇、正丁醇、2-丁醇、第三丁醇、1-戊醇、2-戊醇、3-戊醇、正己醇、環己醇、2-甲基-2-丁醇、3-甲基-2-丁醇、2-甲基-1-丁醇、3-甲基-1-丁醇、2-甲基-1-戊醇、2-甲基-2-戊醇、2-甲基-3-戊醇、3-甲基-1-戊醇、3-甲基-2-戊醇、3-甲基-3-戊醇、4-甲基-1-戊醇、4-甲基-2-戊醇、2-乙基-1-丁醇、2,2-二甲基-3-戊醇、2,3-二甲基-3-戊醇、2,4-二甲基-3-戊醇、4,4-二甲基-2-戊醇、3-乙基-3-庚醇、1-庚醇、2-庚醇、3-庚醇、2-甲基-2-己醇、2-甲基-3-己醇、5-甲基-1-己醇、5-甲基-2-己醇、2-乙基-1-己醇、甲基環己醇、三甲基環己醇、4-甲基-3-庚醇、6-甲基-2-庚醇、1-辛醇、2-辛醇、3-辛醇、2-丙基-1-戊醇、2,6-二甲基-4-庚醇、2-壬醇、3,7-二甲基-3-辛醇、乙二醇、丙二醇、二乙醚、二丙醚、二異丙基醚、丁基甲基醚、丁基乙基醚、丁基丙基醚、二丁醚、二異丁基醚、第三丁基甲基醚、第三丁基乙基醚、第三丁基丙基醚、二第三丁基醚、二戊基醚、二異戊基醚、環戊基甲基醚、環己基甲基醚、溴甲基甲基醚、α,α-二氯甲基甲基醚、氯甲基乙基醚、2-氯乙基甲基醚、2-溴乙基甲基醚、2,2-二氯乙基甲基醚、2-氯乙基乙基醚、2-溴乙基乙基醚、(±)-1,2-二氯乙基乙基醚、2,2,2-三氟乙基醚、乙基乙烯基醚、丁基乙烯基醚、烯丙基乙基醚、烯丙基丙基醚、烯丙基丁基醚、二烯丙基醚、2-甲氧基丙烯、乙基-1-丙烯基醚、順-1-溴-2-乙氧基乙烯、2-氯乙基乙烯基醚、烯丙基-1,1,2,2-四氟乙基醚、辛烷、異辛烷、壬烷、癸烷、甲基環己烷、十氫萘、二甲苯、乙苯、二乙苯、異丙苯、第二丁基苯、異丙基甲苯、二戊烯、丙酮酸甲酯、單甲醚、丙二醇單甲醚、丙二醇單乙醚、丙二醇單丙醚、丙二醇單甲醚乙酸酯、乳酸乙酯、甲氧基丙酸甲酯、環戊酮、環己酮、乙酸正丁酯、γ-丁內酯、二異戊基醚、乙酸異戊酯、氯仿、二氯甲烷、1,4-二㗁烷、己基醇、2-庚酮、乙酸異戊酯、碳酸伸丙酯及四氫呋喃。
在一些實施例中，溶劑為預潤濕液體。預潤濕液體之實例包括環戊酮(CyPe)、環己酮(CyH)、單甲醚、丙二醇單甲醚(PGME)、丙二醇單乙醚(PGEE)、丙二醇單甲醚乙酸酯(PGMEA)、丙二醇單丙醚(PGPE)及乳酸乙酯(EL)中之至少一者。在一些實施例中，溶劑可為顯影劑溶液，諸如乙酸正丁酯，或沖洗液體，諸如4-甲基-2-戊醇(MIBC)。在一些實施例中，溶劑可為晶圓製造過程中所用之沖洗溶劑，諸如異丙醇。
在一些實施例中，經預處理或未經純化之有機溶劑可具有至多約99% (例如，至多約98%、至多約97%、至多約96%或至多約95%)之純度。在一些實施例中，自本文所描述之方法獲得之經後處理或經純化有機溶劑可具有至少約99.5% (例如，至少約99.9%、至少約99.95%、至少約99.99%、至少約99.995%、至少約99.999%、至少約99.9995%、至少約99.9999%或100%)之純度。如本文中所提及，「純度」係指液體總重量中溶劑之重量百分比。有機溶劑在液體中之含量可藉由使用氣相層析質譜(GC-MS)裝置(例如，熱解吸附(TD) GC-MS裝置)量測。
在一些實施例中，自改良半導體晶片之製造產量之點，本文所描述之溶劑之沸點為至多約200℃ (例如，至多約150℃)或至少約50℃ (例如，至少約100℃)。舉例而言，當溶劑為異丙醇時，其沸點為約82.5℃。在本揭露內容中，沸點意謂在1 atm下量測之沸點。
一般而言，經預處理之有機溶劑中所含之雜質可包括金屬雜質、粒子及其他雜質，諸如有機雜質及水分。
如本文所描述，金屬雜質可呈固體(例如，金屬單純形、微粒狀含金屬化合物及其類似物)形式。在一些實施例中，金屬雜質可以包括選自由以下組成之群的金屬：鹼金屬、鹼土金屬、主族金屬、過渡金屬及鑭系金屬。常見金屬雜質之實例包括重金屬，諸如銅(Cu)、鐵(Fe)、鋁(Al)、鉻(Cr)、鉛(Pb)、鎳(Ni)、鋅(Zn)及鉛(Pb)；及鹼金屬或鹼土金屬，諸如鈉(Na)、鉀(K)及鈣(Ca)。視金屬類型而定，金屬雜質可能會降低氧化物完整性、降低MOS閘極堆疊且減少裝置之使用壽命。在一些實施例中，經預處理之溶劑中各金屬組分之含量在約0.1至約1000 ppt(例如約200至約1000 ppt或約500至約1000 ppt)範圍內。
在藉由本文所描述之方法純化之有機溶劑中，總痕量金屬含量較佳在以下之預定範圍：按質量計，0(例如，至少約1 ppt、至少約5 ppt或至少約10 ppt)至至多約200 ppt(例如，至多約180 ppt、至多約160 ppt、至多約150 ppt、至多約140 ppt、至多約120 ppt、至多約100 ppt、至多約50 ppt或至多約20 ppt)，且各痕量金屬(例如Fe、Ni、Cr、Zn、Cu、K、Na或Ca)之量較佳在以下之預定範圍：按質量計，0(例如，至少約1 ppt、至少約2 ppt或至少約3 ppt)至至多約50 ppt(例如，至多約40 ppt、至多約30 ppt、至多約20 ppt、至多約15 ppt、至多約10 ppt、至多約8 ppt、至多約6 ppt、至多約5 ppt、至多約4 ppt、至多約3 ppt或至多約2 ppt)。
在本揭露內容中，大小為0.03 µm或更大之物質被稱為「粒子」或「微粒」。粒子之實例包括灰塵、污跡、有機固體物質及無機固體物質。粒子亦可包括膠體化金屬原子之雜質。易於膠體化之金屬原子的類型不受特定限制，且可包括選自由以下組成之群的至少一個金屬原子：Na、K、Ca、Fe、Cu、Mg、Mn、Li、Al、Cr、Ni、Zn及Pb。在藉由本文所描述之方法純化之有機溶劑中，大小為0.03 µm或更大(例如0.05 µm或更大)的粒子之總數目較佳在每1 ml溶劑至多100 (例如至多80、至多60、至多50、至多40、至多20、至多約10、至多約5、至多約1或0)之預定範圍內。液體介質中之「粒子」之數目可藉由光散射類型之液中粒子計數器計數且稱為液體粒子計數(LPC)。
如本文所描述，有機雜質不同於有機溶劑且係指相對於含有有機溶劑及有機雜質之液體的總質量以5000質量ppm或更小的含量含有的有機物質。有機雜質可為甚至在潔淨室內部存在於環境空氣中之揮發性有機化合物。一些有機雜質來源於裝運及儲存設備，而一些有機雜質呈現於來自起始物之原材料中。有機雜質之其他實例包括當合成有機溶劑時所生成之副產物及/或未反應之反應物。有機雜質之實例包括脂族烴(例如具有8個或更多個碳之C8 -C24 烷烴或烯烴)、芳族烴、醚、酯及醛。
經純化有機溶劑中之有機雜質之總含量不受特定限制。自改良半導體裝置之製造產量之點，有機雜質之總含量可為經純化有機溶劑之至多約1000 ppb(例如，至多約500 ppb、至多約400 ppb、至多約300 ppb、至多約200 ppb、至多約100 ppb、至多約50 ppb、至多約20 ppb、至多約10 ppb)及/或至少約0.1 ppb(至少約0.5 ppb或至少約1 ppb)。在一些實施例中，有機溶劑不含任何有機雜質。本文所描述之溶劑中有機雜質之含量可藉由使用氣相層析質譜(GC-MS)裝置(例如，熱解吸附(TD) GC-MS裝置)量測。
在一些實施例中，水分或水含量之總量可為經純化有機溶劑之至多約100 ppm(例如，至多約50 ppm、至多約40 ppm、至多約30 ppm、至多約20 ppm、至多約10 ppm、至多約5 ppm、至多約2 ppm、至多約1 ppm、至多約500 ppb、至多約100 ppb或至多約10 ppb)及/或至少約1 ppb(例如，至少約1 ppm或至少約20 ppm)。在一些實施例中，經純化有機溶劑不含水。本文所描述之溶劑中之水分或水含量可藉由使用氣相層析質譜(GC-MS)裝置來量測。
圖1為顯示根據本揭露內容之一些實施例之純化系統之組態的示意圖。如圖1中所示，純化系統10包括供應單元110、脫水塔112a及112b、第一過濾器單元114、蒸餾塔120、儲存槽130、第二過濾器單元122、第三過濾器單元124、第四過濾器單元126及封裝台140，以上所有者均與彼此成流體連通(例如，經由一或多個管線或管道)。純化系統10亦包括：任擇之第一再循環迴路150，其連接供應單元110、脫水塔112a及112b以及第一過濾器單元114；及任擇之第二再循環迴路160，其連接儲存槽130、第二過濾器單元122、第三過濾器單元124及第四過濾器單元126。一般而言，純化系統10可包括圖1中未示之其他組件(諸如，泵、溫度控制單元、供應端口、流出端口或閥)。
一般而言，供應單元110經組態以容納或輸送起始材料(例如，經預處理或未經純化之有機溶劑)。起始材料可藉由純化系統10處理以產生或製造經純化有機溶劑，其中不合需要之污染物(例如微粒、有機雜質、金屬雜質及水分)的數目限制在預定範圍內。供應單元110之類型不受特定限制，只要其將起始材料連續地或間歇地供應至純化系統10之其他組件即可。在一些實施例中，供應單元110可為槽，諸如固定槽或移動槽。在一些實施例中，供應單元110可包括材料接收槽、諸如準位規(圖中未繪示)之感應器、泵(圖中未繪示)及/或用於控制起始材料(圖中未繪示)之流動的閥(圖中未繪示)。在圖1中，純化系統10包括一個供應單元110。然而，在一些實施例中，可針對待由純化系統10處理之各類型之起始材料提供多個供應單元110 (例如，並行或串聯)。
純化系統10可包括至少一個蒸餾前過濾系統20及至少一個蒸餾後過濾系統30。一般而言，蒸餾前過濾系統20在蒸餾之前進行起始材料(例如未經純化之有機溶劑)之初始過濾以移除水分及/或大粒子，且蒸餾後過濾系統30在蒸餾之後進行過濾以移除任何剩餘雜質(例如金屬或有機雜質)及精細粒子以獲得超高純度有機溶劑。在一些實施例中，蒸餾前過濾系統20及蒸餾後過濾系統30中之每一者可在過濾器外殼中包括一或多個過濾器單元(其中之每一者可包括過濾器外殼及一或多個過濾器(例如1-20個過濾器))，及某些其他容器(例如儲存槽)及雜質移除塔(諸如脫水塔)。舉例而言，圖1中所示之蒸餾前過濾系統20包括供應單元110、脫水塔112a/112b及第一過濾器單元114，且圖1中所示之蒸餾後過濾系統30包括儲存槽130、第二過濾器單元122、第三過濾器單元124及第四過濾器單元126。圖1中所示之蒸餾塔120一般用於移除大部分有機及金屬雜質及粒子。
在一些實施例中，純化系統10可任擇包括一或多個溫度控制單元(圖1中未繪示)，該等溫度控制單元用於將有機溶劑之溫度設定或維持在某一溫度範圍內以使得在純化過程之某一部分期間將有機溶劑維持在實質上一致的溫度下。如本文所描述，溫度控制單元可包括(但不限於)商用再循環加熱/冷卻單元、冷凝器或熱交換器，其可安裝在例如蒸餾塔120上或在純化系統10中之任何適合位置處之管道上。
在一些實施例中，有機溶劑可在環境溫度下藉由純化系統10純化。在該等實施例中，除蒸餾塔120可能需要之溫度控制單元外，純化系統10可能不需要溫度控制單元。
在一些實施例中，純化系統10可包括至少一個(例如，二個或三個)含有吸附劑之塔(例如，脫水塔)以移除未經純化之有機溶劑中之水分或某些其他雜質。在一些實施例中，該塔中之吸附劑可包括分子篩(例如，沸石3A、沸石4A或沸石5A)、矽膠、活性氧化鋁、活性碳或離子交換樹脂。在一些實施例中，當一個含有吸附劑之塔不足以將有機溶劑中之水分降低至所需位準(例如，至多約100 ppm)時，可使用二個或多於二個此類塔。舉例而言，圖1顯示二個脫水塔112a及112b用於純化系統10中。在該等實施例中，脫水塔112a與112b可與彼此成流體連通且串聯連接。
在一些實施例中，純化系統10中之各過濾器單元可包括過濾器外殼及過濾器外殼中之一或多個(例如2、3、4或5個)過濾器。各過濾器可包括由適合材料製成且具有適當平均孔徑之過濾介質。該等過濾器可並聯或串聯地佈置於該過濾器外殼中。在使用期間，當二個過濾器並聯佈置時，待純化之溶劑並行(亦即，實質上同時)穿過此等二個過濾器。另一方面，當二個過濾器串聯佈置時，待純化之溶劑在使用期間依次穿過此等二個過濾器。在一些實施例中，一些過濾器單元可包括在過濾器外殼中並聯之複數個過濾器以提高流速及提高生產率。
舉例而言，圖1中所示之純化系統10包括四個過濾器單元(亦即，單元114、122、124及126)，該等過濾器單元中之每一者包括過濾器外殼及過濾器外殼中之一或多個過濾器。在其他實施例中，純化系統10亦可包括除圖1中所示之四個過濾器單元以外的其他純化模組。
參考圖1，過濾器單元114、122、124及126在功能性或特性方面可不同且提供不同純化處理。在一些實施例中，各過濾器單元可獨立地選自由以下組成之群：粒子移除過濾器、離子交換過濾器及離子吸收過濾器。在一些實施例中，過濾器單元114、122、124及126中之每一者內所容納之過濾器可具有相同或類似的純化功能、生理化學特性、孔徑及/或構造材料。
在一些實施例中，純化系統10可包括在脫水塔112b與蒸餾塔120之間且與塔112b及120成流體連通之至少一個(例如，二個或三個)第一過濾器單元114。第一過濾器單元114可包括過濾器外殼及過濾器外殼中之至少一個(例如，2、3、4或5個)過濾器。在一些實施例中，當第一過濾器單元114包括二個或多於二個過濾器時，此等過濾器可並聯佈置以提高流速及生產率。
在一些實施例中，第一過濾器單元114中之過濾器可為粒子移除過濾器以自有機溶劑移除相對大的粒子。在一些實施例中，第一過濾器單元114中之過濾器可包括平均孔徑為至多約0.25 µm或250 nm(例如，至多約240 nm、至多約220 nm、至多約200 nm、至多約180 nm、至多約160 nm或至多約150 nm)及/或至少約0.1 µm或100 nm(例如，至少約110 nm、至少約120 nm、至少約130 nm、至少約140 nm或至少約150 nm)之過濾介質。在以上範圍內，有可能可靠地移除有機溶劑中所含有的諸如雜質或聚集體的外來物質，同時抑制第一過濾器單元114中之過濾器的堵塞。
第一過濾器單元114中過濾器中過濾介質之適合材料之實例包括氟聚合物(例如聚四氟乙烯(PTFE)、全氟烷氧基烷烴聚合物(PFA)或經改性之聚四氟乙烯(MPTFE))、聚醯胺(諸如耐綸(例如耐綸6或耐綸66)、聚烯烴(包括高密度及超高分子量樹脂) (諸如聚乙烯(PE)及聚丙烯(PP))或其共聚物。舉例而言，粒子移除過濾器中之過濾介質可由至少一種選自由以下組成之群的聚合物製成：聚丙烯(例如，高密度聚丙烯)、聚乙烯(例如，高密度聚乙烯(HDPE)或超高分子量聚乙烯(UPE))、耐綸、聚四氟乙烯或全氟烷氧基烷烴聚合物。由上述材料製成之過濾器可有效地移除可能會造成殘留缺陷及/或粒子缺陷之外來物質(例如，具有高極性之彼等外來物質)且有效地減少有機溶劑中之金屬組分的含量。
在一些實施例中，過濾器中之至少一些(例如，全部)可並聯佈置於第一過濾器單元114中且第一過濾器單元114中之剩餘過濾器(若存在)可串聯佈置。在一些實施例中，第一過濾器單元114可包括並聯佈置、具有約100 nm之平均孔徑的二個或三個過濾器，且包括由聚四氟乙烯製成之過濾介質。
不希望受理論所束縛，咸信在純化系統10中使用脫水塔與第一過濾器單元之組合可顯著降低經純化有機溶劑之水分含量而不增加經純化有機溶劑中之粒子及其他雜質之量。舉例而言，當在純化系統10中使用脫水塔與第一過濾器單元之組合時，經純化有機溶劑可具有至多約100 ppm(至至少約1 ppm)之水分含量。此外，不希望受理論所束縛，咸信脫水塔可能在使用期間釋放污染物(例如粒子)且使用第一過濾器單元114可顯著降低經純化有機溶劑中之該等污染物的量。
在純化過程期間，若離開第一過濾器單元114之有機溶劑之純度位準符合預定要求(例如水分含量為至多約100 ppm)，則有機溶劑可轉移至蒸餾塔120以進行蒸餾。另一方面，若離開第一過濾器單元114之有機溶劑之純度位準不符合預定要求，則有機溶劑可經由任擇之第一再循環迴路150轉移回至供應單元110且再次藉由脫水塔112a/112b及第一過濾器單元114純化。
在一些實施例中，純化系統10在預過濾系統20與蒸餾後系統30之間包括至少一個(例如二或三個)蒸餾塔120。如圖1中所示，蒸餾塔120安置於第一過濾器單元114與儲存器130之間且與單元114及槽130成流體連通。一般而言，蒸餾塔120可為此項技術中已知之任何適合的蒸餾塔且用於經由蒸餾純化有機溶劑以移除大部分有機及金屬雜質及粒子。
在一些實施例中，純化系統10包括在蒸餾塔120與第二過濾器單元122之間且與塔120及單元122成流體連通之至少一個(例如二個或三個)儲存槽130。一般而言，儲存槽130可為此項技術中已知之任何適合的儲存槽且可用於儲存有機溶劑。在一些實施例中，儲存槽130可以用氮填充以使儲存於槽中之溶劑的水分及氧化減至最少。在純化過程期間，離開蒸餾塔120之有機溶劑可首先轉移至儲存槽130，且接著可穿過過濾器單元122、124及126以移除雜質。若離開過濾器單元126之有機溶劑之純度位準符合預定要求(例如具有至少約99.99%之純度、至多約100 ppm之水分含量及/或總量為至多約200 ppt之金屬雜質)，則有機溶劑可轉移至封裝台140。另一方面，若經純化有機溶劑之純度位準並不滿足預定要求，則有機溶劑接著可經由任擇之第二再循環迴路160轉移回至儲存槽130且再次藉由過濾器單元122、124及126純化。
一般而言，儲存槽130可為用於儲存化學液體之任何適合的容器。在一些實施例中，儲存槽130可具有適合容積。舉例而言，儲存槽130可具有至少約1000公升(例如，至少約2000公升、至少約3000公升或至少約5000公升)及/或至多約30,000公升(例如，至多約25,000公升、至多約20,000公升、至多約15,000公升或至多約10,000公升)之容積。
在一些實施例中，純化系統10可包括在儲存槽130與第三過濾器單元124之間且與槽130及單元124成流體連通之至少一個(例如二個或三個)第二過濾器單元122。在一些實施例中，第二過濾器單元122可包括過濾器外殼及過濾器外殼中之至少一個(例如，2、3、4或5個)過濾器。第二過濾器單元122中之過濾器可為粒子移除過濾器以自有機溶劑移除相對小的粒子。在一些實施例中，第二過濾器單元122中之過濾器可包括平均孔徑為至多約50 nm (例如，至多約45 nm、至多約40 nm、至多約35 nm、至多約30 nm、至多約25 nm或至多約20 nm)及/或至少約5 nm (例如，至少約10 nm、至少約15 nm、至少約20 nm、至少約25 nm或至少約30 nm)之過濾介質。在一些實施例中，第二過濾器單元122中過濾器中過濾介質之平均孔徑可小於第一過濾器單元114中過濾器中過濾介質之平均孔徑。在該等實施例中，第二過濾器單元122可用於移除小於由第一過濾器單元114移除之彼等粒子的粒子。
第二過濾器單元122中過濾器中過濾介質之適合材料之實例包括氟聚合物(例如聚四氟乙烯(PTFE)、全氟烷氧基烷烴聚合物(PFA)或經改性之聚四氟乙烯(MPTFE))、聚醯胺(諸如耐綸(例如耐綸6或耐綸66)、聚烯烴(包括高密度及超高分子量樹脂) (諸如聚乙烯(PE)及聚丙烯(PP))或其共聚物。舉例而言，粒子移除過濾器中之過濾介質可由至少一種選自由以下組成之群的聚合物製成：聚丙烯(例如，高密度聚丙烯)、聚乙烯(例如，高密度聚乙烯(HDPE)或超高分子量聚乙烯(UPE))、耐綸、聚四氟乙烯或全氟烷氧基烷烴聚合物。
在一些實施例中，過濾器中之至少一些(例如，全部)可並聯佈置於第二過濾器單元122中且第二過濾器單元122中之剩餘過濾器(若存在)可串聯佈置。在一些實施例中，第二過濾器單元122可包括並聯佈置、具有約50 nm之平均孔徑的二個或三個過濾器，且包括由聚四氟乙烯製成之過濾介質。
在一些實施例中，純化系統10可包括至少一個(例如，二個或三個)第三過濾器單元124。在一些實施例中，第三過濾器單元124可為包括外殼中之至少一個(例如，2、3、4或5個)第一離子交換過濾器及至少一個(例如，2、3、4或5個)第二離子交換過濾器的離子交換過濾器單元。在一些實施例中，至少一個第一離子交換過濾器及至少一個第二離子交換過濾器均為帶負電離子交換過濾器或陽離子離子交換過濾器(亦即包括含有帶負電離子交換樹脂之一或多種過濾介質)且串聯連接。當存在多於一個第一離子交換過濾器時，多個第一離子交換過濾器可並聯連接以增加流速及生產率。當存在多於一個第二離子交換過濾器時，多個第二離子交換過濾器可並聯連接以增加流速及生產率。
一般而言，至少一個第一離子交換過濾器不同於至少一個第二離子交換過濾器(例如，含有不同過濾介質)。在一些實施例中，至少一個第一離子交換過濾器可以能夠主要移除重金屬(例如Fe、Ni、Cr、Zn或Cu)，而至少一個第二離子交換過濾器可以能夠主要移除鹼金屬或鹼土金屬(例如K、Na或Ca)。在一些實施例中，第一離子交換過濾器可以能夠移除有機溶劑中至少約90 wt%(例如至少約92 wt%或至少約95 wt%)之一或多種重金屬及/或至多約10 wt%(例如至多約8 wt%或至多約5 wt%)之一或多種鹼金屬或鹼土金屬。在一些實施例中，第二離子交換過濾器可以能夠移除有機溶劑中至少約70 wt%(例如至少約75 wt%、至少約80 wt%、至少約85 wt%或至少約90 wt%)之一或多種鹼金屬或鹼土金屬及/或至多約30 wt%(例如至多約25 wt%、至多約20 wt%、至多約15 wt%或至多約10 wt%)之一或多種重金屬。
在一些實施例中，至少一個第二離子交換過濾器安置於至少一個第一離子交換過濾器下游為較佳的。不希望受理論所束縛，咸信在該等實施例中，可首先移除有機溶劑中之重金屬，其有助於移除鹼金屬或鹼土金屬，因為有機溶劑中之殘餘重金屬可能妨礙藉由至少一個第二離子交換過濾器移除鹼金屬或鹼土金屬。在一些實施例中，第三過濾器單元124中至少一個第一及第二離子交換過濾器的順序可顛倒。
在一些實施例中，過濾器單元124中之至少一個第一或第二離子交換過濾器可包括一或多個帶負電離子交換樹脂膜作為過濾介質以自有機溶劑移除帶正電粒子及/或陽離子金屬離子。本揭露內容中所用之帶負電離子交換樹脂膜不受特定限制，且可使用包括具有固定至樹脂膜之適合離子交換基團之離子交換樹脂的過濾器。該等離子交換樹脂膜之實例包括具有在樹脂膜上經化學修飾之陽離子交換基團(諸如磺酸或磺酸酯基)之強酸性陽離子交換樹脂。適合樹脂膜之實例包括含有纖維素、矽藻土、聚醯胺(例如，耐綸)、聚烯烴(諸如聚乙烯(例如，高密度聚乙烯或超高分子量聚乙烯)、聚丙烯或聚苯乙烯)、具有醯亞胺基團之樹脂、具有醯胺基團及醯亞胺基團之樹脂、氟聚合物(例如，聚四氟乙烯或全氟烷氧基烷烴聚合物)或共聚物或其組合的彼等樹脂膜。在一些實施例中，離子交換樹脂膜可為具有粒子移除膜及離子交換樹脂膜之整合結構的膜。於其上具有經化學修飾之陽離子交換基團(例如磺酸酯基)之聚伸烷基(例如PE、PP或PTFE)膜為較佳的。用於本揭露內容中之具有陽離子交換樹脂膜之過濾器可為具有金屬離子移除功能性之市售過濾器。該陽離子交換過濾器之商業實例包括可購自Pall Corporation (Port Washington，NY)之IonKleen過濾器及可購自Entegris (Billerica，MA)之Protego Plus過濾器。此等過濾器可基於離子交換效率選擇且具有在約100 nm至約500 nm範圍內之經估計孔徑。
過濾器單元124中之至少一個第一或第二離子交換過濾器中之膜材料的形狀之實例包括摺疊類型、平膜類型、中空纖維類型、如JP-A第2003-112060號中所描述之多孔體及其類似者。在一些實施例中，當離子交換膜具有孔隙時，亦有可能移除有機溶劑中之精細粒子的至少一部分。
在一些實施例中，過濾器單元124中之至少一個第一離子交換過濾器可包括過濾介質，該過濾介質包括具有磺酸酯基之聚乙烯、具有磺酸酯基之聚四氟乙烯或其共聚物，其能夠主要移除重金屬(例如，Fe、Ni、Cr、Zn或Cu)。該過濾器之商業實例為來自Pall Corporation (Port Washington，NY)之IonKleen過濾器(諸如IonKleen SL過濾器)。在一些實施例中，過濾器單元124可包括並聯連接以增加生產率之二個或三個該等第一離子交換過濾器。
在一些實施例中，過濾器單元124中之至少一個第二離子交換過濾器可包括過濾介質，該過濾介質包括具有磺酸酯基之聚乙烯、具有磺酸酯基之聚四氟乙烯或其共聚物，其能夠主要移除鹼金屬或鹼土金屬(例如，K、Na或Ca)。該過濾器之商業實例包括可購自Entegris (Billerica，MA)之Protego Plus過濾器(諸如Protego Plus IPA過濾器)及Protego AT 5 nm/Ionex組合式過濾器。在一些實施例中，第三過濾器單元124可包括並聯連接以增加生產率之二個或三個該等第二離子交換過濾器。
不希望受理論所束縛，本發明人出人意料地發現，與僅使用一種類型之離子交換過濾器的系統相比，在第三過濾器單元124中包括二種不同類型之離子交換過濾器可顯著減少經純化有機溶劑中的金屬雜質之量(例如總量為至多約200 ppt)。
在一些實施例中，純化系統10可包括在第三過濾器單元124與封裝台140之間(亦即，在單元124下游)且與單元124及台140成流體連通的至少一個(例如，二個或三個)第四過濾器單元126。在一些實施例中，第四過濾器單元126可包括過濾器外殼及過濾器外殼中之至少一個(例如，2、3、4或5個)過濾器。第四過濾器單元126中之過濾器可為粒子移除過濾器以自有機溶劑移除相對小的粒子。在一些實施例中，第四過濾器單元126中之過濾器可包括平均孔徑為至多約10 nm(例如，至多約9 nm、至多約8 nm、至多約7 nm、至多約6 nm、至多約5 nm或至多約4 nm)及/或至少約2 nm(例如，至少約3 nm、至少約4 nm或至少約5 nm)之過濾介質。在一些實施例中，第四過濾器單元126中過濾器中過濾介質之平均孔徑可小於第二過濾器單元122中過濾器中過濾介質之平均孔徑。在該等實施例中，第四過濾器單元126可用於移除小於由第二過濾器單元122移除之彼等粒子的粒子。
第四過濾器單元126中過濾器中過濾介質之適合材料之實例包括氟聚合物(例如聚四氟乙烯(PTFE)、全氟烷氧基烷烴聚合物(PFA)或經改性之聚四氟乙烯(MPTFE))、聚醯胺(諸如耐綸(例如耐綸6或耐綸66)、聚烯烴(包括高密度及超高分子量樹脂) (諸如聚乙烯(PE)及聚丙烯(PP))或其共聚物。舉例而言，粒子移除過濾器中之過濾介質可由至少一種選自由以下組成之群的聚合物製成：聚丙烯(例如，高密度聚丙烯)、聚乙烯(例如，高密度聚乙烯(HDPE)或超高分子量聚乙烯(UPE))、耐綸、聚四氟乙烯或全氟烷氧基烷烴聚合物。由上述材料製成之過濾器可有效地移除可能會造成殘留缺陷及/或粒子缺陷之外來物質(例如，具有高極性之彼等外來物質)且有效地減少有機溶劑中之金屬組分的含量。
在一些實施例中，過濾器中之至少一些(例如，全部)可並聯佈置於第四過濾器單元126中且第四過濾器單元126中之剩餘過濾器(若存在)可串聯佈置。在一些實施例中，第四過濾器單元126可包括並聯佈置、具有約10 nm之平均孔徑的二個或三個過濾器，且包括由聚四氟乙烯製成之過濾介質。
在一些實施例中，純化系統10可任擇地包括再循環管道以形成用於將經部分純化之有機溶劑再循環返回至供應單元110之第一再循環迴路150，該經部分純化之有機溶劑可再次藉由脫水塔112a/112b及第一過濾器單元114純化。在一些實施例中，純化系統10可任擇地包括再循環管道以形成用於將經部分純化之有機溶劑再循環返回至儲存槽130之第二再循環迴路160，該經部分純化之有機溶劑可再次藉由過濾器單元122、124及126純化。在一些實施例中，在將有機溶劑轉移至封裝台140之前，經部分純化之有機溶劑經由第一再循環迴路150或第二再循環迴路160再循環至少二次(例如至少三次、至少四次或至少五次)。
在一些實施例中，純化系統110中之過濾器單元114、122、124及126可不包括過濾器外殼，且過濾器單元114、122、124及126中之過濾器可經組態在純化系統10中未分隔。舉例而言，純化系統10可為多級系統，其包括在純化系統10內串聯在一起之可替換過濾器(例如，過濾器單元114、122、124及126中之彼等過濾器)，且可經由此等過濾器使有機溶劑級聯。
在一些實施例中，封裝台140可為移動儲存槽(例如，罐箱(tanker)上之槽)或固定儲存槽。在一些實施例中，封裝台140可為內襯有氟聚合物之設備(例如其內部表面可包括諸如PTFE之氟聚合物)。在一些實施例中，封裝台140可具有至少約100公升(例如，至少約200公升、至少約300公升或至少約500公升)及/或至多約1,500公升(例如，至多約1200公升、至多約1000公升、至多約900公升、至多約800公升、至多約700公升或至多約600公升)之容積。
本揭露內容亦提供純化溶劑(例如有機溶劑，諸如異丙醇)之方法。在一些實施例中，純化方法可包括(1)使該有機溶劑穿過至少一個含有吸附劑之塔(例如，圖1中所示之脫水塔112a/112b)以移除該有機溶劑中之殘餘水分；(2)使該有機溶劑穿過第一過濾器單元(例如，圖1中所示之第一過濾器單元114)，其中該第一過濾器單元包括第一外殼及至少一個在該第一外殼中之過濾器，且該至少一個過濾器包括過濾介質；及(3)在蒸餾塔(例如，圖1中所示之蒸餾塔120)中蒸餾該有機溶劑以獲得經純化有機溶劑。
在一些實施例中，純化方法可包括(1)在蒸餾塔中蒸餾有機溶劑以獲得經蒸餾有機溶劑；及(2)使經蒸餾有機溶劑穿過離子交換過濾器單元(例如，圖1中所示之第三過濾器單元124)，以獲得經純化有機溶劑，其中離子交換過濾器單元包括外殼及外殼中之至少一個第一離子交換過濾器及至少一個第二離子交換過濾器；至少一個第一離子交換過濾器及至少一個第二離子交換過濾器均為帶負電離子交換過濾器且串聯連接；及至少一個第一離子交換過濾器不同於至少一個第二離子交換過濾器。
舉例而言，參考圖1，未經純化或經預處理之溶劑(亦即起始材料)可藉由純化系統10純化，藉由使溶劑自供應單元110經由脫水塔112a/112b及第一過濾器單元114傳送至蒸餾塔120，在蒸餾塔120中蒸餾溶劑，將離開蒸餾塔120之溶劑移轉至儲存槽130，且使溶劑自儲存槽130經由過濾器單元122、124及126傳送至封裝台140。
在一些實施例中，本文所描述之純化方法可包括在將經部分純化之溶劑轉移至蒸餾塔120之前，至少一次(例如二次或三次)經由蒸餾前過濾系統20中之再循環迴路150(例如，經由供應單元110、脫水塔112a/112b及第一過濾器單元114)再循環溶劑。舉例而言，再循環可包括將離開第一過濾器單元114之有機溶劑移動至供應單元110，且隨後使有機溶劑穿過脫水塔112a/112b(其包括吸附劑)及第一過濾器單元114一或多次，直至有機溶劑中之水分位準在預定範圍內為止。
在一些實施例中，本文所描述之純化方法可包括在將經純化溶劑轉移至封裝台140之前，至少一次(例如二次或三次)經由蒸餾後過濾系統30中之再循環迴路160(例如經由過濾器單元122、124及126以及儲存槽130)再循環溶劑。舉例而言，再循環可包括將離開第四過濾器單元126之有機溶劑移動至儲存槽130，且隨後使有機溶劑穿過第二過濾器單元122、第三過濾器單元124(其可為包括二種不同類型之離子交換過濾器的離子交換過濾器單元)及第四過濾器單元126一或多次，直至有機溶劑中痕量金屬之純度及總量在預定範圍內為止。
當在純化過程結束時自經純化溶劑偵測到之粒子之數目及雜質之量控制在預定範圍內時，產生超高純度溶劑(例如，具有至少約99.99%之純度、至多約100 ppm之水分含量及/或總量為至多約200 ppt之金屬雜質)。隨後，可將超高純度溶劑轉移至封裝台140以用於儲存或轉移至用於製造半導體製品之製造過程。
在一些實施例中，藉由本文所描述之方法及系統純化之溶劑可在整個晶圓(例如12吋晶圓)上形成具有至多約500(例如至多約450、至多約400、至多約350、至多約300、至多約250、至多約200、至多約150、至多約100、至多約50或至多約25)或0之晶圓上粒子計數的膜或塗層。在一些實施例中，藉由本文所描述之方法及系統純化之溶劑可在整個晶圓(例如12吋晶圓)上形成具有至多約100(例如，至多約90、至多約80、至多約70、至多約60、至多約50、至多約40、至多約30、至多約20或至多約10)或0之晶圓上金屬計數(例如，總晶圓上金屬計數或諸如Fe或Ni之特定金屬之晶圓上金屬計數)的膜或塗層。在一些實施例中，藉由本文所描述之方法及系統純化之溶劑可在整個晶圓(例如12吋晶圓)上形成具有每平方公分至多約1.5(例如，至多約1.4、至多約1.2、至多約1、至多約0.8、至多約0.6、至多約0.5、至多約0.4、至多約0.2、至多約0.1、至多約0.07、至多約0.05、至多約0.03、至多約0.02、至多約0.01、至多約0.007、至多約0.005、至多約0.004、至多約0.003)或0之缺陷密度(亦即，基於晶圓上金屬及粒子之總計數)的膜或塗層。
在一些實施例中，溶劑可藉由本文所描述之方法及系統以相對高的流速純化。舉例而言，溶劑可經由純化系統10以至少約1 L/min (例如，至少約2 L/min、至少約4 L/min、至少約5 L/min、至少約6 L/min、至少約8 L/min、至少約10 L/min或至少約15 L/min)及/或至多約50 L/min (例如，至多約45 L/min、至多約40 L/min、至多約35 L/min、至多約30 L/min、至多約25 L/min、至多約20 L/min或至多約15 L/min)之流速純化。一般而言，用於純化溶劑之流速可視多種因素而變化，包括待純化溶劑之性質及黏度、溫度、過濾器數目(例如並行佈置之彼等過濾器)、純化過程中所用其他設備之類型及數目。不希望受理論所束縛，咸信待純化溶劑之流速不能過高而使晶圓上之缺陷減至最小且使管道或容器之內表面中的靜電荷之堆積減至最少，靜電荷之堆積可能侵蝕管道或容器。
本揭露內容將參考以下實例較詳細地說明，該等實例係出於說明之目的且不應解釋為限制本揭露內容之範疇。實例 對痕量金屬量測之一般描述
使用ICP-MS(感應耦合式電漿質譜(ICP-MS))測試溶劑樣品中之總痕量金屬濃度。使用富士膠片(Fujifilm)顯影方法，測試各樣品中36種金屬物種之存在，偵測極限為金屬特異性的，但典型偵測極限在0.00010-0.030 ppb範圍內。對痕量水分及有機雜質量測之一般描述
藉由熱解吸附-氣相層析/質譜(TD-GC/MS)量測液體樣品中之痕量水分及有機雜質。將小體積之液體樣品注入至含有吸附劑之熱解吸附管中，且放入熱解吸附器中。將樣品加熱，接著將其注入至GC/MS單元中，其中將樣品混合物分離成其組分，且按質量計鑑別組分。實例 1
在圖1中所示之純化系統中純化異丙醇(IPA)。測試結果概述於下表1中。表 1
污染物 在純化之前 在純化之後
純度(%) 99.99 ＞99.99
水(ppm) 400 40
正丙醇(ppm) 405.2 7
丙酮(ppm) 170.8 8.8
總有機物+C6 (ppb) 1127.81 349.88
Al (ppb) 1 0.005
As (ppb) 8.9 0.008
Sb (ppb) 1 0.004
Ba (ppb) 1 0.002
Be (ppb) 1 0.008
Bi (ppb) 1 0.004
B (ppb) 1 0.037
Cd (ppb) 1 0.004
Ca (ppb) 1 0.02
Cr (ppb) 1.6 0.005
Co (ppb) 1 0.004
Cu (ppb) 1 0.004
Ga (ppb) 1 0.004
Ge (ppb) 1 0.004
Au (ppb) 1 0.002
In (ppb) 1 0.004
Fe (ppb) 5.8 0.009
Pb (ppb) 1 0.003
Li (ppb) 1 0.005
Mg (ppb) 1 0.004
Mn (ppb) 1 0.004
Mo (ppb) 1 0.003
Ni (ppb) 1 0.005
Nb (ppb) 1 0.004
K (ppb) 1.9 0.004
Ru (ppb) 1 0.004
Ag (ppb) 1 0.004
Na (ppb) 3.6 0.005
Sr (ppb) 1 0.003
Ta (ppb) 1 0.002
Tl (ppb) 1 0.004
Sn (ppb) 1 0.003
Ti (ppb) 1 0.004
V (ppb) 1 0.004
Zn (ppb) 14.3 0.009
Zr (ppb) 1 0.003
「總有機物+C6」係指具有六個碳或更多碳之有機雜質之總量。
如表1中所示，藉由純化系統10純化之異丙醇中之水分含量、有機雜質之量及痕量金屬之量顯著減少。
雖然本發明已參考其某些實施例進行詳細描述，但應理解，修改及變化處於所描述及主張之內容的精神及範疇內。
10,20,30:系統 110,114,122,124,126:單元 112a,112b,120:塔 130:槽 140:台 150,160:迴路
圖1為顯示在根據本揭露內容之一些實施例之純化有機溶劑之方法中所採用的純化系統之實例的示意圖。
10,20,30:系統
110,114,122,124,126:單元
112a,112b,120:塔
130:槽
140:台
150,160:迴路

Claims (28)

  1. 一種用於自一有機溶劑移除雜質之方法，其包含： 在一蒸餾塔中蒸餾該有機溶劑以獲得一經蒸餾有機溶劑；以及 使該經蒸餾有機溶劑穿過一離子交換過濾器單元以獲得一經純化有機溶劑； 其中該離子交換過濾器單元包含一外殼及該外殼中之至少一個第一離子交換過濾器及至少一個第二離子交換過濾器，該至少一個第一離子交換過濾器及該至少一個第二離子交換過濾器均為帶負電離子交換過濾器且係串聯連接，且該至少一個第一離子交換過濾器不同於該至少一個第二離子交換過濾器。
  2. 如請求項1之方法，其中該有機溶劑包含一醇。
  3. 如請求項1之方法，其中該有機溶劑包含異丙醇。
  4. 如請求項1之方法，其中該至少一個第一離子交換過濾器包含一過濾介質，該過濾介質包含一聚烯烴、一聚醯胺、一氟聚合物或其等之一共聚物。
  5. 如請求項1之方法，其中該離子交換過濾器單元包含二個至五個第一離子交換過濾器。
  6. 如請求項5之方法，其中該等第一離子交換過濾器係並聯連接。
  7. 如請求項1之方法，其中該至少一個第一離子交換過濾器能夠自該有機溶劑移除至少90 wt%之Fe、Ni、Cr、Zn或Cu。
  8. 如請求項1之方法，其中該至少一個第二離子交換過濾器包含一過濾介質，該過濾介質包含一聚烯烴、一聚醯胺、一種氟聚合物或其等之一共聚物。
  9. 如請求項1之方法，其中該至少一個第一或第二離子交換過濾器中之該過濾介質包含具有磺酸酯基之一聚乙烯、具有磺酸酯基之一聚四氟乙烯或其等之一共聚物。
  10. 如請求項1之方法，其中該離子交換過濾器單元包含二個至五個第二離子交換過濾器。
  11. 如請求項10之方法，其中該等第二離子交換過濾器係並聯連接。
  12. 如請求項1之方法，其中該至少一個第二離子交換過濾器能夠自該有機溶劑移除至少70 wt%之K、Na或Ca。
  13. 如請求項1之方法，其中該至少一個第二離子交換過濾器安置於該至少一個第一離子交換過濾器下游。
  14. 如請求項1之方法，其進一步包含使該有機溶劑穿過與該蒸餾塔及該離子交換過濾器單元成流體連通且在該蒸餾塔與該離子交換過濾器單元之間的一過濾器單元。
  15. 如請求項14之方法，其中在該蒸餾塔與該離子交換過濾器單元之間的該過濾器單元包含一外殼及該外殼中之至少一個粒子移除過濾器。
  16. 如請求項15之方法，其中該至少一個粒子移除過濾器包含一過濾介質，該過濾介質包含一聚烯烴、一聚醯胺、一種氟聚合物或其等之一共聚物。
  17. 如請求項16之方法，其中該至少一個粒子移除過濾器包含一過濾介質，該過濾介質包含一聚四氟乙烯。
  18. 如請求項15之方法，其中該至少一個粒子移除過濾器包含一過濾介質，該過濾介質具有約5 nm至約50 nm之一平均孔徑。
  19. 如請求項1之方法，其進一步包含使該有機溶劑穿過在該離子交換過濾器單元下游且與該離子交換過濾器單元成流體連通之一過濾器單元。
  20. 如請求項19之方法，其中該離子交換過濾器單元下游之該過濾器單元包含一外殼及該外殼中之至少一個粒子移除過濾器。
  21. 如請求項20之方法，其中該離子交換過濾器單元下游之該過濾器單元中的該至少一個粒子移除過濾器包含一過濾介質，該過濾介質包含一聚烯烴、一聚醯胺、一種氟聚合物或其等之一共聚物。
  22. 如請求項21之方法，其中該離子交換過濾器單元下游之該過濾器單元中的該至少一個粒子移除過濾器包含一過濾介質，該過濾介質包含一聚四氟乙烯。
  23. 如請求項20之方法，其中該離子交換過濾器單元下游之該過濾器單元中的該至少一個粒子移除過濾器包含一過濾介質，該過濾介質具有約2 nm至約10 nm之一平均孔徑。
  24. 如請求項19之方法，其進一步包含使離開該離子交換過濾器單元下游之該過濾器單元的該有機溶劑再循環。
  25. 如請求項24之方法，其中該再循環包含將離開該離子交換過濾器單元下游之該過濾器單元的該有機溶劑移動至一儲存槽，且隨後使該有機溶劑穿過該離子交換過濾器單元。
  26. 如請求項1之方法，其進一步包含將該經純化溶劑移動至一封裝台。
  27. 如請求項1之方法，其中該經純化有機溶劑包含一總量為該經純化有機溶劑之至多約200 ppt之金屬雜質。
  28. 一種系統，其包含： 一蒸餾塔；以及 一離子交換過濾器單元，其在該蒸餾塔下游且與該蒸餾塔成流體連通； 其中該離子交換過濾器單元包含一外殼及該外殼中之至少一個第一離子交換過濾器及至少一個第二離子交換過濾器，該至少一個第一離子交換過濾器及該至少一個第二離子交換過濾器均為帶負電離子交換過濾器且係串聯連接，且該至少第一離子交換過濾器不同於該至少一個第二離子交換過濾器。
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