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利用超高过滤面积的液体过滤器实现高流量和低压损的纳米级颗粒过滤

作者:蔚健 , Isamu Funahashi Entegris   2006-10-15   点击:715

始LRV为1.5(95%),但随着时间逐步减小,0.03um滤膜的效率在整个过程中基本保持不变,虽然经过大量的颗粒负荷,最后LRV仍保持 3.2(>99.9%)。


  用较小的孔的滤膜能提供较高的流量

  原则上越小孔径的滤膜,相同流量下通过滤膜的压力损失也会越大。这样,过滤器从0.10um到0.05um直到0.03um,压力损失也会随着变大。研发QuickChange ATM膜的目的是让客户在提高过滤器过滤效率的同时液体的流量不会变小。表2中的数据说明,用一支0.03um ATM替代原有的0.05um ATX滤芯,压降并没有变大,同样,0.1um ATX可以用0.05um ATM替代,压力也没有损失。

  QuickChange ATM的滤膜同样用了原有ATX的膜表面改进工艺(在过滤SC-1, SC-2, SPM等液体时,经过改进的PTFE膜提供比较大的表面势能来避免膜表面被气泡堵塞以至干化)。优化的滤膜表面和特殊的折叠工艺使得新过滤器的流量非常大。这种特殊的折叠工艺与同样体积的ATX滤芯相比可以增加40%的有效过滤面积,更高效的利用过滤器的容量,使得液体的流动距离尽

量缩短来减少压力损失。

  最终客户的评估报告:

  新的ATM过滤器效能在三家客户得到评估。第一家客户的测试在300mm 的循环槽中进行。循环槽中的颗粒数量跟过滤器的过滤效率和流量都有关,理论上滤膜孔径比较小可以去除更多的颗粒,但是如果流量减少将减慢循环速率,同样也不利于降低槽内的颗粒水平。

  表3显示不同粘度的液体的不同循环速率。液体的粘度随着工艺温度从80℃上升到150℃以及水和硫酸的配比不同而变化。测试使用QuickChange ATM 0.05um/0.03um的T型抛弃式过滤器。循环槽内液体的流速与膜的孔径和液体本身的粘度都有关,粘度越大流速越小,而孔径越小流速也越小。这些数据表明,液体的压力损失主要来源于管道中的扰流,滤膜孔径的减小并未明显降低液体的流量。

  图5是对于清洗槽纯水中的颗粒下降速度的比较,液体流速为25 L/min,结果显示使用0.03um过滤器槽中的颗粒(>0.06um)数量下降最快。


  图6是在稳定的80oC的硫酸槽中的颗粒和气泡的数量。我们使用一台可探测0.06um以上尺寸的光学颗粒计数仪,看到使用0.1um的过滤器,颗粒数量高于最初估量。这意味着在硫酸的过滤中,光学颗粒计数仪上的部分读数是由气泡造成的。气泡与颗粒同样会影响光学颗粒计数仪的测试结果。


  第二家参加测试的客户是200mm IC制造商,试验在RCA(SC-1 + SC-2)清洗槽中进行。我们用QuickChange ATM 0.05um过滤器替代原有的QuickChange ATX 0.1um,图7显示虽然ATM过滤器孔径比较小,但是SC-1的流量反而上升了。图8中可以看出使用了更小孔径的ATM过滤器后颗粒数量明显下降。


  第三家客户在200mm的SC-2清洗设备上比较QuickChange ATX和ATM表现。图9是清洗后晶圆表面残留颗粒的数据。使用QuickChange ATM的颗粒数量明显减少,这是因为其过滤效率高而且相对流量大避免了颗粒重新粘附在晶圆表面。


  总结:

  相比现有的ATX过滤器QuickChange ATM过滤器能提供更大的流量,允许生产制造中应用更小孔径的过滤器来减少晶圆表面的缺陷,使过滤技术能够满足90nm到60nm甚至45nm的净化需求。

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