KR20210062702A - 전자 장치 생산을 위한 액체 또는 가스 여과 방법 - Google Patents

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레이첼 엠. 도린
스펜서 로빈스
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테라포어 테크놀로지스, 인코포레이티드
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Abstract

전자 장치의 생산, 나노시스템 또는 초순수의 생산을 위해 또는 이들의 생산 동안 액체 또는 가스를 포함하는 공급물을 여과하는 방법은 적어도 하나의 필터 조립체를 사용하여 상기 공급물을 여과하는 단계를 포함하여, 상기 적어도 하나의 필터 조립체는 적어도 하나의 이소포러스 블록 코폴리머 여과 막을 포함한다.

Description

전자 장치 생산을 위한 액체 또는 가스 여과 방법
관련 출원에 대한 상호 참조
본 출원은 2019년 10월 5일에 출원된 미국 가출원 제62/742,077호의 이익을 주장하며, 이의 전체 내용이 본원에 참조로 통합된다.
마이크로 전자 장치 및 반도체 산업에서 기술이 발전함에 따라 노드들의 최소 특징 크기는 지속적으로 줄어들고 있다. 최근 기술들은 이미 10 nm 이하의 노드, 예컨데 7 nm를 나타내고 있으며, 5 nm 노드 기술은 이미 개발 중에 있다. 이러한 나노범위의 특징들의 결과로 다양한 전자 장치의 생산과 관련된 환경, 물, 화학물질 및 가스에 대해 극도로 엄격한 순도가 요구된다. 웨이퍼 상의 소량의 나노범위의 입자 또는 오염물질조차도 많은 전자 장치 어플리케이션에 적합하지 않다.
전자 장치의 생산에 대한 엄격한 순도 요건을 해결하기 위해, 환경, 물, 화학물질 및 공정 가스를 정제하는 가장 일반적인 방법들 중 하나는 여과이다. 나노범위의 치수를 갖는 입자들을 제거하는 것은 매우 어려우며, 전자 장치 산업에서 요구하는 것과 같은 >99.9%의 나노입자들을 제거할 때 더욱 어렵다. 막 기공 크기가 감소할수록 흐름이 제한되어 필터를 통해 높은 유속을 유지하는 것이 더욱 어려워진다. 부분적으로, 이것은 현재 필터 기술의 한계들에 의해 악화된다. 현재 사용 기술은 매우 높은 나노입자 제거를 유지하면서 보다 높은 유속을 가능하게 하는 균일한 나노스케일의 기공 크기와 높은 기공 밀도를 갖는 막을 생성하지 않는다. 따라서 막 유속을 개선하기 위한 한 가지 접근은 심층 여과에 의해 작동하는 보다 큰 기공 막으로, 여기서 입자들은 입자들보다 작은 균일한 기공들의 배열에 의해 배제되기보다는 막 다른 위치에서의 막 두께나 작은 채널에서 갇히게 된다. 이러한 심층 필터들은 널리 사용되지만, 그것들은 여전히 작은 입자가 필터를 통과할 수 있는 많은 경로들을 포함하며, 특히 모든 더 작은 경로들이 입자들로 막힌 경우 그러하다. 따라서, 제거 대상 입자들 보다 더 큰 기공을 갖는 이들 필터들은 현대 첨단 전자 장치 제조에 필요한 완전한 나노입자 배제에 덜 효과적이다.
도 1은 클린룸 공기 여과 또는 가스 여과 공정과 같은 이소포러스 블록 코폴리머 여과 막을 통해 공기를 여과하는 공정의 일반적인 개략도이다.
도 2는 액체가 직교류 배열에서 이소포러스 블록 코폴리머 여과 막을 통해 여과되는 공정의 일반적인 개략도이다. 상기 여과는 펌프에 의해 구동 되고 잔류물은 잔류물 배출구를 통해 공급물로 다시 순환된다. 필터 조립체는 또한 통기구를 포함한다.
도 3은 액체가 정상 흐름 배열에서 이소포러스 블록 코폴리머 여과 막을 통해 여과되는 공정의 일반적인 개략도이다. 상기 여과는 펌프에 의해 구동된다. 필터 조립체는 또한 통기구를 포함한다.
도 4는 액체가 정상 흐름 배열에서 이소포러스 블록 코폴리머 여과 막을 통해 여과되는 일반적인 개략도이다. 상기 여과는 압축 가스에 의해 구동된다.
도 5는 액체가 정상 흐름 배열에서 이소포러스 블록 코폴리머 여과 막을 통해 여과되는 공정의 일반적인 개략도이다. 상기 여과는 펌프에 의해 구동된다.
도 6은 큰 부피의 액체가 정상 흐름 배열에서 이소포러스 블록 코폴리머 여과 막을 통해 저장용기로 여과되는 공정의 개략도이다. 상기 여과는 압축 가스에 의해 구동된다.
도 7은 화학적 기계적 평탄화 단계에서의 사용 지점을 위한 정상 흐름 배열에서 이소포러스 블록 코폴리머 여과 막을 통해 슬러리가 여과되는 공정의 개략도이다. 상기 여과는 펌프에 의해 구동되고 여과된 슬러리를 웨이퍼 홀더에 의해 회전되는 웨이퍼와 접촉하는 회전 폴리싱 패드 상에 분배한다.
도 8은 포토리소그래피 단계에서의 사용 지점을 위한 정상 흐름 배열에서 이소포러스 블록 코폴리머 여과 막을 통해 액체가 여과되는 공정의 개략도이다. 상기 여과는 펌프에 의해 구동되고 여과된 액체의 스프레이를 웨이퍼에 분배한다.
도 9는 초순수를 위한 정상 흐름 배열에서의 이소포러스 블록 코폴리머 여과 막을 통해 큰 부피의 물이 저장 용기로 여과되는 공정의 개략도이다. 상기 여과는 가압된 수원에 의해 구동되고 저장 용기는 여러 개의 꼭지/디스펜서에 공급한다.
도 10은 초순수 사용 지점을 위한 정상 흐름 배열에서의 이소포러스 블록 코폴리머 여과 막을 통해 물이 여과되는 공정의 개략도이다. 상기 여과는 가압된 수원에 의해 구동되고 여과된 초순수는 꼭지/디스펜서에 공급된다.
도 11은 습식 식각 및 세정 단계에서의 사용 지점을 위한 정상 흐름 배열에서의 이소포러스 블록 코폴리머 여과 막을 통해 액체가 여과되는 공정의 개략도이다. 상기 여과는 압축 가스에 의해 구동되고 여과된 액체를 액체 배스에 분배한다.
도 12는 습식 식각 및 세정 단계에서의 사용 지점을 위한 정상 흐름 배열에서의 이소포러스 블록 코폴리머 여과 막을 통해 액체가 여과되는 공정의 개략도이다. 상기 여과는 펌프에 의해 구동되고 여과된 액체를 액체 배스에 분배한다. 상기 공정은 제2 이소포러스 블록 코폴리머 필터를 통해 배스 액체를 구동하고 배스 재순환 충전구을 통해 배스로 다시 공급할 수 있는 펌프를 공급하는 액체 배스로의 배수관을 추가로 포함한다.
도 13은 습식 식각 및 세정 단계에서의 사용 지점을 위한 정상 흐름 배열에서의 이소포러스 블록 코폴리머 여과 막을 통해 액체를 여과하는 공정의 개략도이다. 상기 여과는 펌프에 의해 구동되고 여과된 액체를 액체 배스로 분배한다.
도 14는 가스가 정상 흐름 배열에서의 이소포러스 블록 코폴리머 여과 막을 통해 저장 용기로 여과되는 공정의 개략도이다. 상기 여과는 압축 가스 실린더에 의해 구동되고 여과된 가스는 여러 출구 밸브들에 공급하는 저장 용기에 수집/저장된다.
각각의 도 1 내지 14는 하나 이상의 다음 요소들을 나타낸다: 공기 공급원 10, 팬 20, 필터 조립체 입구 30, 필터 조립체 하우징 40, 이소포러스 블록 코폴리머 필름 50, 필터 배출구 60, 필터 조립체 70, 필터 조립체 잔류물 배출구 80, 필터 조립체 통기구 90, 펌프 100, 액체 공급원 110, 압축 가스 실린더 120, 수집/저장 용기 130, 슬러리 공급물 135, 슬러리 분배 출구 140, 회전 웨이퍼 홀더 150, 웨이퍼 160, 회전 폴리싱 패드 170, 액체 분무기 출구 180, 가압된 물 공급 190, 꼭지/디스펜서 200, 배스 충전구 210, 액체 배스 220, 배스 배수관 230, 배스 재순환 충전구 240, 및 배출구 밸브 250.
다음의 구현예들의 설명은 본질적으로 예시적일 뿐이며 본 개시의 주제, 그 적용들 또는 사용들을 제한하는 것은 아니다.
전체적으로 사용되는 것처럼 범위는 범위 내에 있는 각각의 모든 값을 설명하는 약칭으로 사용된다. 범위 내에 있는 임의의 값은 범위의 종점으로 선택될 수 있다.
본 명세서 및 첨부된 청구범위의 목적을 위해, 달리 명시되지 않는 한, 본 명세서 및 청구 범위에서 사용된 양, 백분율 또는 비율, 및 다른 숫자 값들을 나타내는 모든 숫자들은 모든 경우에서 용어 “약”에 의해 수정되는 것으로 이해되어야 한다. 용어 “약”의 사용은 명시적으로 표시되었는지 여부와 관계없이 모든 숫자 값들에 적용된다. 이 용어는 일반적으로 당업자가 인용된 숫자 값들에 대한 합리적인 편차량으로 간주할 수 있는(즉, 동등한 기능 또는 결과를 갖는) 숫자 범위를 의미한다. 예를 들어, 이 용어는 주어진 숫자 값의 ±10%, 대안적으로 ±5% 및 대안적으로 ±1%의 편차를 포함하는 것으로 해석될 수 있으며, 단 이러한 편차는 값의 최종 기능이나 결과를 변경하지 않는다. 따라서, 반대로 지시되지 않는 한, 본 명세서 및 첨부된 청구 범위에 기재된 수치 파라미터들은 본 발명에서 얻고자 하는 원하는 특성들에 따라 변할 수 있는 근사치이다.
본 명세서 및 첨부된 청구 범위에서 사용된 단수 형태 “한(a, an)”및 “그(the)”는 명시적이고 명백하게 하나의 지시 대상으로 제한되지 않는 한 복수 참조를 포함하는 점에 유의해야 한다. 본원에서 사용된 것과 같이, 용어 “포함하다(include)” 및 그 문법적 변형들은 비제한적인 것으로 의도되어 목록에서 항목들의 열거가 나열된 항목들에 대체되거나 추가될 수 있는 다른 유사한 항목들의 제외가 아니다. 예를 들어, 본 명세서 및 다음의 청구 범위에서 사용되는 것과 같이, 용어 “포함하다(comprise)”(뿐만 아니라 “포함하는(comprising)”및 “포함하다(comprises)”와 같은 이의 형태, 파생어 변형들), “포함하다(include)”(뿐만 아니라 “포함하는(including)”및 “포함하다(includes)”와 같은 이의 형태, 파생어 변형들) 및 “갖다(has)”(뿐만 아니라 “갖는(having)”및 “갖다(have)”와 같은 이의 형태, 파생어 변형들)은 포괄적이고(즉, 개방형) 추가 요소들 또는 단계들을 제외하지 않는다. 따라서, 이들 용어들은 언급된 요소(들) 또는 단계(들)을 포함할 뿐만 아니라 명시적으로 언급되지 않은 다른 요소들 또는 단계들을 포함할 수도 있다. 더욱이, 본원에서 사용된 것과 같이, 요소와 함께 사용될 때 용어 “한(a 또는 an)”의 사용은 “하나”를 의미할 수 있지만, “하나 이상”, “적어도 하나” 및 “하나 또는 하나 초과”의 의미와도 일치한다. 따라서, “한(a 또는 an)”이 앞에 오는 요소는 보다 많은 제한 없이 추가의 동일한 요소의 존재를 불가능하게 하지 않는다.
본 개시는 적어도 하나의 이소포러스 블록 코폴리머 여과 막을 사용하여 전자 장치 또는 나노시스템의 생산에서 물, 화학물질 또는 가스를 여과하는 방법들에 관한 것이다. 본 개시의 맥락에서, “이소포러스(isoporous)”는 실질적으로 좁은 기공 직경 분포를 갖는 것을 의미한다. 전자 장치 제조는, 예를 들어, 마이크로 전자 장치, 반도체 전자 장치, 전자 디스플레이, 플렉시블 전자 장치, 양자 전자 장치, 직접회로, 리소그래피의 생산을 포함한다. 나노시스템은 미세유체, 나노입자 생산을 포함한다.
예를 들어, 본 발명자들은 본원에 참조로 포함된 US9527041B2에 개시된 것들과 같은 새로운 필터 기술, 이소포러스 블록 코폴리머 필름들이 전자 장치 또는 나노시스템의 생산에서 물, 화학물질 또는 가스를 여과하는 방법들에 사용될 수 있음을 발견하였다. 이들 블록 코폴리머 필름들은 현재 전자 장치 제조자가 요구하는 도전적인 여과에 대한 하나의 해결책이다. 블록 코폴리머들은 화학이 다른 둘 이상의 별개의 “블록들”을 포함하는 폴리머들이다. 블록 코폴리머들은 여과 막으로 처리될 수 있으며, 여기서 폴리머들은 5-100 nm 직경의 기공들을 포함하는 선택 층으로 자기-조립(self-assemble)된다. 자기-조립 공정은 나노스케일에서 높은 기공 밀도로 매우 균일한 기공 크기를 가능하게 한다. 매우 균일한 나노기공들은 기공보다 작은 나노입자들을 완전히 거부할 수 있으며, 높은 기공 밀도는 매우 작은 기공들에도 불구하고 높은 유속을 허용한다. 이러한 이소포러스 블록 코폴리머 여과 막들과 비교하여 필터 분해능과 유속의 조합을 달성할 수 있는 종래의 필터 기술은 없다. 이소포러스 블록 코폴리머 여과 막들은 현재와 미래의 첨단 전자 장치의 생산에 필요한 극도로 높은 순도의 환경들, 화학물질들, 물 및 가스들을 가능하게 한다.
본 개시의 독창적인 방법에 사용되는 이소포러스 블록 코폴리머 여과 막들은 메조포어(mesopore)들을 포함하고 이들 메조포어들은 약 5 nm 내지 약 100 nm의 직경을 갖는다. 적어도 하나의 구현예에서 메조포어 직경은 약 5 nm 내지 약 100 nm 범위이다. 적어도 하나의 구현예에서 메조포어 직경은 약 5 nm 내지 약 75 nm 범위이다. 적어도 하나의 구현예에서 메조포어 직경은 약 5 nm 내지 약 50 nm 범위이다. 적어도 하나의 구현예에서 메조포어 직경은 약 10 nm 내지 약 100 nm 범위이다. 적어도 하나의 구현예에서 메조포어 직경은 약 10 nm 내지 약 75 nm 범위이다. 적어도 하나의 구현예에서 메조포어 직경은 약 10 nm 내지 약 50 nm 범위이다. 메조포어는 일반적으로 이소포러스 블록 코폴리머 여과 막에서 가장 선택적인 기공이고 메조포어 직경은 주어진 용질의 거부 특성을 크게 결정하는 것에 유의한다. 예를 들어, 약 20 nm의 메조포어 직경은 약 20 nm 이상의 용질들과 입자들을 거부하는 경향이 있다.
블록 코폴리머들은 “블록”으로 지칭되는 상이한 구획들에서의 다수의 별개 화학들을 포함할 수 있다. 이소포러스 블록 코폴리머 여과 막들의 맥락에서, 블록 및 폴리머에서의 이들의 상대적 이치들은 여과 막에 원하는 기능을 부여하도록 조작될 수 있다. 예를 들어, 이소포러스 블록 코폴리머 여과 막들의 블록 코폴리머 크기, 조성 및 토폴로지는 모두 최종 여과 막 및 막이 통합된 필터 조립체의 고유한 특성을 부여하도록 조작될 수 있다. 또한, 여과 막들의 생산 조건들은 주조 용액 농도, 주조 용액 조성, 증발 시간, 상대 습도 및 응고조 조성 및 온도와 같은 파라미터들을 포함하여 막 특성에 영향을 미친다. 결과적으로, 여과 막들은 블록 코폴리머 조성 및 가공 조건의 조합을 통해 조작되어, 예를 들어, 특정 기공 직경들, 특정 표면 및/또는 내부 화학들을 가질 수 있다. 이러한 다양성은 여과 막 특성 및 기능을 허용하며 해당 어플리케이션에 적합한 필터들이 생성될 수 있다. 예를 들어, 표면 화학이 화학적 내성이 있는 이소포러스 블록 코폴리머 여과 막이 생산되어 전자 장치 제조에 일반적으로 사용되는 강한 유기 용매, 산 또는 염기와 같은 거친 환경에서 사용될 수 있다. 또한, 단독으로 또는 다른 기능과 조합되어, 이소포러스 블록 코폴리머 여과 막들은 고온 안정성을 가능하게 하는 열적으로 안정한 폴리머 화학을 포함하도록 조작될 수 있어 전자 장치 생산에 일반적으로 사용되는 것과 같은 높은 온도에서 여과가 가능하다. 그들의 여러 블록 화학들로 인해, 하나 보다 많은 기능이 동일한 이소포러스 블록 코폴리머 여과 막으로 조작될 수 있다. 예를 들어, 화학적 및 열적 저항성 막이 있다.
일부 구현예들에서, 여러 기능성을 포함하는 이소포러스 블록 코폴리머 여과 막이 전자 장치의 생산에서 가스 또는 액체를 여과하는데 사용된다. 또한, 기능성 및 기능성들은 이소포러스 블록 코폴리머 여과 막들이 형성된 후 이들에 부여될 수 있다. 예를 들어, 상기 여과 막이 형성된 후의 화학 반응은 막 표면 또는 벌크에 화학적 저항성 또는 오염방지 특성을 부여할 수 있다. 다른 예는 상기 막이 형성된 후 막 상의 기능성 컨포멀 코팅의 물리적 증착이다. 임의의 특정 기능성들은, 예를 들어, 시약의 양 또는 온도에 제어될 수 있는 반응 또는 코팅 정도에 의해 조작되거나 조정될 수 있다. 다양한 기능성들은 이소포러스 블록 코폴리머들을 전자 장치의 생산에의 액체 및 가스에 필요한 다양한 여과에 통합할 수 있다. 예를 들어, 수성 분리를 위한 이소포러스 블록 코폴리머 여과 막들은 수성 공급물스트림의 여과를 용이하게 하기 위해 친수성일 것이며; 소수성 용매 공급물스트림을 위한 이소포러스 블록 코폴리머 여과 막들은 여과를 용이하게 하기 위해 소수성이고 용매에 안정할 것이고; 고온 액체를 위한 이소포러스 블록 코폴리머 여과 막들은 여과를 용이하기 위해 고온에서 안정적일 것이다.
다양한 멀티블록 코폴리머들이 이소포러스 블록 코폴리머 여과 막들의 제조에 사용될 수 있다. 예를 들어, 상기 멀티블록 코폴리머는 디블록 코폴리머, 트리블록 코폴리머 또는 더 높은 고차 멀티블록 코폴리머일 수 있다. 다양한 구현예들에서, 멀티블록 코폴리머는 A-B-C, 또는 A-C-B 형태의 구조 또는 다른 가변 배열들을 갖거나 상이한 화학적 조성의 블록들을 함유하는 트리블록 터폴리머이다. 다른 구현예들에서, 추가 구조들은 A-B-C-B, 또는 A-B-C-D, 또는 A-B-C-B-A, 또는 A-B-C-D-E 형태의 고차 멀티블록 코폴리머 시스템들, 또는 이들 고차 시스템들의 다른 가변 배열들이다. 멀티블록 코폴리머들은 당업계에 알려진 방법들에 의해 합성될 수 있다. 예를 들어, 상기 코폴리머들은 음이온 중합, 원자 이동 라디칼 중합(atom transfer radical polymerization, ATRP) 또는 다른 적합한 중합 기들들을 사용하여 합성될 수 있다. 상기 멀티블록 코폴리머들은 또한 상업적으로 얻어질 수 있다.
상기 폴리머 블록들은 넓은 분자량 범위를 가질 수 있다. 예를 들어, 블록들은 10 g/mol에 대한 모든 값과 그 사이의 범위들을 포함하여 1 x 103 내지 1 x 106 g/mol의 수평균 분자량(Mn)을 갖는다.
일부 경우에서, 멀티블록 코폴리머는 적어도 하나의 수소결합 블록을 가질 수 있다. 상기 수소결합 블록은 상기 멀티블록 코폴리머의 다른 구조적으로 구별되는 폴리머 블록(예를 들어, 소수성 블록)과 자기 조립할 수 있다. 상기 수소결합 블록은 분자내 수소결합에 참여할 수 있는 받개 그룹 또는 주개 그룹을 갖는다. 상기 수소결합 블록은 친수성 블록일 수 있다. 적합한 수소결합 블록들의 예들은 폴리((4-비닐)피리딘), 폴리((2-비닐) 피리딘), 폴리(에틸렌 옥사이드), 폴리(메타크릴레이트), 폴리(메틸 메타크릴레이트) 및 폴리(디메틸에틸 아미노 에틸 메타크릴레이트)와 같은 폴리(메타크릴레이트), 폴리(아크릴산), 및 폴리(하이드록시스티렌)을 포함한다. 일 구현예에서, 친수성 블록은 폴리((4-비닐)피리딘)이다.
상기 멀티블록 코폴리머는 일반적으로 소수성 블록인 하나 이상의 블록들일 것이다. 상기 소수성블록들은 결과된 이소포러스 블록 코폴리머 여과 막의 매트릭스를 형성한다. 예를 들어, 상기 멀티블록 코폴리머는 수소결합 블록(들)에 더하여 하나 또는 둘의 소수성 블록을 가질 수 있다. 적합한 소수성 블록들의 예들은 폴리(스티렌) 및 폴리(알파-메틸 스티렌)과 같은 폴리(스티렌)들, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리비닐 클로라이드 및 폴리테트라플루오로에틸렌을 포함한다.
일부 구현예들에서, 상기 추가 소수성 블록들 중 적어도 하나는 낮은 유리 전이 온도(Tg)블록이다. 낮은 Tg 블록은 블록이 25℃의 Tg를 갖는 것을 의미한다. 상기 멀티블록 코폴리머는 다수의 Tg 블록들을 가질 수 있다. 적합한 낮은 Tg 블록들은 폴리(이소프렌), 폴리(부타디엔), 폴리(부틸렌), 및 폴리(이소부틸렌)을 포함한다. 일 구현예에서, 상기 멀티블록 코폴리머는 낮은 Tg 폴리머 블록, 폴리(스티렌) 블록, 및 폴리((4-비닐) 피리딘) 블록을 포함한다.
이소포러스 블록 코폴리머 여과 막들의 제조에 적합한 디블록 코폴리머들의 예들은 b-폴리(스티렌)-b-폴리((4-비닐)피리딘), 폴리(스티렌)-b-폴리((2-비닐) 피리딘), 폴리(스티렌)-b-폴리(에틸렌 옥사이드), 폴리(스티렌)-b-폴리(메틸 메타크릴레이트), 폴리(스티렌)-b-폴리(아크릴산), 폴리(스티렌)-b-폴리(디메틸에틸 아미노 에틸 메타크릴레이트), 폴리(스티렌)-b-폴리(하이드록시스티렌), 폴리(α-메틸 스티렌)-b-폴리((4-비닐)피리딘), 폴리(α-메틸 스티렌)-b-폴리((2-비닐) 피리딘), 폴리(α-메틸 스티렌)-b-폴리(에틸렌 옥사이드), 폴리(α-메틸 스티렌)-b-폴리(메틸 메타크릴레이트), 폴리(α-메틸 스티렌)-b-폴리(아크릴산), 폴리(α-메틸 스티렌)-b-폴리(디메틸에틸 아미노 에틸 메타크릴레이트), 폴리 (α-메틸 스티렌)-b-폴리(하이드록시스티렌), 폴리(이소프렌)-b-폴리((4-비닐)피리딘), 폴리(이소프렌)-b-폴리((2-비닐) 피리딘), 폴리(이소프렌)-b-폴리(에틸렌 옥사이드), 폴리(이소프렌)-b-폴리(메틸 메타크릴레이트), 폴리(이소프렌)-b-폴리(아크릴산), 폴리(이소프렌)-b-폴리(디메틸에틸 아미노 에틸 메타크릴레이트), 폴리(이소프렌)-b-폴리(하이드록시스티렌), 폴리(부타디엔)-b-폴리((4-비닐)피리딘), 폴리(부타디엔)-b-폴리((2-비닐) 피리딘), 폴리(부타디엔)-b-폴리(에틸렌 옥사이드), 폴리(부타디엔)-b-폴리(메틸 메타크릴레이트), 폴리(부타디엔)-b-폴리(아크릴산), 폴리(부타디엔)-b-폴리(디메틸에틸 아미노 에틸 메타크릴레이트), 및 폴리(부타디엔)-b-폴리(하이드록시스티렌)을 포함한다.
이소포러스 블록 코폴리머 여과 막들의 제조에 적합한 트리블록 코폴리머들의 예들은 폴리(이소프렌-b-스티렌-b-4-비닐피리딘), 폴리(이소프렌)-b-폴리(스티렌)-b-폴리((4-비닐)피리딘), 폴리(이소프렌)-b-폴리(스티렌)-b-폴리((2-비닐) 피리딘), 폴리(이소프렌)-b-폴리(스티렌)-b-폴리(에틸렌 옥사이드), 폴리(이소프렌)-b-폴리(스티렌)-b-폴리(메틸 메타크릴레이트), 폴리(이소프렌)-b-폴리(스티렌)-b-폴리(아크릴산), 폴리(이소프렌)-b-폴리(스티렌)-b-폴리(디메틸에틸 아미노 에틸 메타크릴레이트), 폴리(이소프렌)-b-폴리(스티렌)-b-폴리(하이드록시스티렌), 폴리(이소프렌)-b-폴리(α-메틸 스티렌)-b-폴리((4-비닐)피리딘), 폴리(이소프렌)-b-폴리(α-메틸 스티렌)-b-폴리((2-비닐) 피리딘), 폴리(이소프렌)-b-폴리(α-메틸 스티렌)-b-폴리(에틸렌 옥사이드), 폴리(이소프렌)-b-폴리(α-메틸 스티렌)-b-폴리 (메틸 메타크릴레이트), 폴리(이소프렌)-b-폴리(α-메틸 스티렌)-b-폴리(아크릴산), 폴리(이소프렌)-b-폴리(α-메틸 스티렌)-b-폴리(디메틸에틸 아미노 에틸 메타크릴레이트), 폴리(부타디엔)-b-폴리 (스티렌)-b-폴리((4-비닐)피리딘), 폴리(부타디엔)-b-폴리(스티렌)-b-폴리((2-비닐) 피리딘), 폴리 (부타디엔)-b-폴리(스티렌)-b-폴리(에틸렌 옥사이드), 폴리(부타디엔)-b-폴리(스티렌)-b-폴리(메틸 메타크릴레이트), 폴리(부타디엔)-b-폴리(스티렌)-b-폴리(아크릴산), 폴리(부타디엔)-b-폴리(스티렌)-b-폴리(디메틸에틸 아미노 에틸 메타크릴레이트), 폴리(부타디엔)-b-폴리(스티렌)-b-폴리(하이드록시스티렌), 폴리(부타디엔)-b-폴리(α-메틸 스티렌)-b-폴리((4-비닐)피리딘), 폴리(부타디엔)-b-폴리(α-메틸 스티렌)-b-폴리((2-비닐) 피리딘), 폴리(부타디엔)-b-폴리(α-메틸 스티렌)-b-폴리(에틸렌 옥사이드), 폴리(부타디엔)-b-폴리(α-메틸 스티렌)-b-폴리(메틸 메타크릴레이트), 폴리(부타디엔)-b-폴리(α-메틸 스티렌)-b-폴리(아크릴산), 폴리(부타디엔)-b-폴리(α-메틸 스티렌)-b-폴리(디메틸에틸 아미노 에틸 메타크릴레이트), 및 폴리(부타디엔)-b-폴리(스티렌)-b-폴리(하이드록시스티렌)을 포함한다.
멀티-블록 코폴리머들의 총 몰 질량은 멀티블록 코폴리머가 자기 조립(즉, 마이크로상 분리)을 격도록 할 수 있다. 메조- 및 마이크로-다공성 구조 형성시 결함이 없는 표면이 형성되는 것이 바람직하다. 예를 들어, 멀티블록 코폴리머의 총 몰 질량은 10 g/mol에 대한 모든 값들과 그 사이의 범위들을 포함하여 5 x 103 내지 5 x105 g/mol이다.
멀티블록 코폴리머들은 다양한 다분산도(Mw/Mn)을 가질 수 있다. 예를 들어, 멀티블록 코폴리머들은 0.1에 대한 모든 값들과 그 상의 범위들을 포함하여 1.0 내지 2.0의 다분산지수(PDI)를 가질 수 있다. 일부 경우에, 멀티블록 코폴리머는 1 내지 1.4의 PDI를 갖는 것이 바람직하다.
이포소러스 블록 코폴리머 여과 막들은 다양한 모양을 가질 수 있다. 필터 막들은 또한 다양한 크기(예를 들어, 필름 두께 및 필름 면적)을 가질 수 있다. 예를 들어, 필터들은 마이크론에 대한 모든 값들과 그 상의 범위들을 포함하여 5 마이크론 내지 500 마이크론의 두께를 가질 수 있다. 적용 분야에 따라, 필터들은 수십 cm2 내지 수십(심지어 수백) m2 범위의 면적을 가질 수 있다.
이소포러스 블록 코폴리머 여과 막들은 바람직한 특성들을 가질 수 있다. 예를 들어, 상기 여과 막들은 바람직한 기계적 특성들(예를 들어, 인성) 및 투과성을 가질 수 있다. 상기 여과 막들의 기계적 특성들은 선택된 멀티블록 코폴리머들를 사용하여 조정될 수 있다. 예를 들어, 여과 막 인성은 멀티블록 코폴리머에서 낮은 Tg 폴리(이소프렌)블록을 사용하여 향상될 수 있다.
상기 여과 막들의 구조 및 성능 특성들은 자극 반응 투과 및 분리 모두를 포함한다. 코폴리머들의 구조는 그로부터 형성된 필터가 다양한 액체, 고체 및 가스의 논리적 제어 및 수송을 허용하도록 조정될 수 있다. 예를 들어, 증착 용액에서 호모폴리머 또는 소분자를 통합하는 것에 의한 막의 혼성화에 의하거나 또는 막을 특정 pH 용액에 노출시키는 것(예를 들어, 필터를 원하는 pH를 갖는 공급 용액에 노출 시킴)에 의해 여과 막들의 기공 크기가 조정(예를 들어, 증가 또는 감소)될 수 있다.
일부 경우에서, 본 개시에 따른 이소포러스 블록 코폴리머 여과 막들은 표면층 및 벌크층을 가질 수 있다. 표면층은 다양한 두께를 가질 수 있다. 예를 들어, 표면층은 nm에 대한 모든 값들 및 그 사이의 범위들을 포함하여 20 nm 내지 500 nm의 두께를 가질 수 있다. 표면층은 표면층의 깊이를 통과하도록 연장되는 복수의 기공들을 가질 수 있다. 기공들은 원통형 및 자이로이드 형태들과 같은 다양한 형태들을 가질 수 있다. 기공은 nm에 대한 모든 값들 및 그 사이의 범위들을 포함하여 5 nm 내지 100 nm의 크기(예를 들어, 직경)을 가질 수 있다. 표면층은 다양한 기공 밀도를 가질 수 있다. 예를 들어, 표면층 기공 밀도는 10 기공/m2에 대한 모든 값들 및 그 사이의 범위들을 포함하여 1 x 1014 기공/m2 내지 1 x 1015 기공/m2이다. 일부 경우에서, 본원에서 설명된 막의 표면 기공의 밀도는 적어도 1014 기공/m2이다. 표면층은 이소포러스일 수 있다. “이소포러스”는 기공들이 좁은 기공 크기 분포를 갖는 것을 의미한다. 예를 들어, 좁은 기공 크기 분포(최소 기공 직경에 대한 최대 기공 직경의 비(dmax/dmin)로 정의 됨)는 0.1에 대한 모든 값들 및 그 사이의 범위들을 포함하여 1 내지 3일 수 있다. 다양한 예들에서, (dmax/dmin)은 1, 1.5, 2, 2.5 또는 3이다. 예를 들어, 필름은 수직으로 정렬되고 거의 단순분산인 메조기공들을 갖는 표면층을 포함한다. 일 구현예에서, 이소포러스 표면층은 적어도 1 x 1014 기공/m2의 기공 밀도 및 3 미만의 기공 크기 분포(dmax/dmin)를 갖는다.
벌크층은 지지 하위-구조층일 수 있다. 벌크층은 다양한 두께를 가질 수 있다. 예를 들어, 벌크층의 두께는 마이크론에 대한 모든 값들 및 그 사이의 범위들을 포함하여 5 마이크론 내지 500 마이크론일 수 있다. 벌크층의 기공들은 크기(예를 들어, 직경)가 nm에 대한 모든 값들 및 그 사이의 모든 범위들을 포함하여 10 nm 내지 100 마이크론일 수 있다. 벌크층은 비대칭 구조를 가질 수 있다. 예를 들어, 벌크층은 스폰지형 또는 손가락형 구조를 가질 수 있다. 이 층의 상부(예를 들어, 표면층과 접촉하는 표면)에서 이 층의 하부(예를 들어, 자유 표면 또는 기질과 접촉하는 표면)로 이동하면서 기공들의 크기가 증가한다. 예를 들어, 벌크층은 벌크층의 상부(표면층과 접촉하는 층)에서 10 nm의 크기를 갖는 포어들을 가질 수 있고 상기 기공들은 벌크층의 하부에서 크기가 100 μm로 증가한다. 막의 깊이를 통해(예를 들어, 표면층과 접촉하는 벌크 필름의 표면에서 표면층 반대편의 벌크층의 표면으로) 이동하는 기공 크기의 증가는 비대칭 구조를 제공한다. 이 벌크층은 블록 코펄리머를 비용매 배스로 접촉(예를 들어, 침지)한 결과(예를 들어 NIPS 공정)로 형성될 수 있다.
일부 경우에서, 본 개시에 따른 이소포러스 블록 코폴리머 막들은 하이브리드 막들일 수 있다. 하이브리드 막은 호모폴리머 또는 소분자 첨가제를 추가로 포함할 수 있다. 호모폴리머 또는 소분자는 여과 막의 제작 전에 블록 코폴리머에 혼합된다. 호모폴리머 또는 소분자는 멀티블록 코폴리머의 수소결합 블록 또는 소수성 블록에 혼합(즉, 섞음) 될 수 있다. 호모폴리머 또는 소분자는 우선적으로 블록 코폴리머의 블록들 중 하나와 결합하여 그 블록 부근에 위치한다. 예를 들어, 폴리(페닐렌 옥사이드)는 블록 코폴리머의 폴리(스티렌) 블록과 혼합될 수 있다. 예를 들어, 폴리(부타디엔)은 블록 코폴리머의 폴리(이소프렌) 블록과 혼합될 수 있다.
동일한 화학적 조성을 갖거나 블록 코폴리머의 적어도 하나의 블록과 수소 결합할 수 있는(예를 들어, 수소-결합 블록) 임의의 호모폴리머가 사용될 수 있다. 호모폴리머는 수소결합 주개 또는 수소결합 받개를 가질 수 있다. 적합한 호모폴리머들의 예들은 폴리((4-비닐)피리딘), 폴리(아크릴산), 및 폴리(하이드록시 스티렌)을 포함한다. 호모폴리머들 또는 소분자들은 수소-결합 블록(예를 들어, 폴리((4-비닐)피리딘))과 함께 낮은 또는 음의 카이(chi) 파라미터를 갖는 것이 바람직하다. 블록 코폴리머 대 호모폴리머의 다양한 비들이 사용될 수 있다. 예를 들어, 블록 코폴리머 대 호모폴리머의 몰비는 1:0.05 내지 1:10이며 이들 사이의 모든 범위들을 포함한다. 호모폴리머는 다양한 분자량을 가질 수 있다. 예를 들어, 호모폴리머는 5 x 102 g/mol 내지 5 x 104 g/mol의 분자량을 가질 수 있다.
블록 코폴리머의 적어도 하나의 블록에 수소 결합할 수 있는 임의의 소분자가 사용될 수 있다. 상기 소분자는 수소결합 주개 또는 수소결합 받개를 가질 수 있다. 적합한 소분자들의 예들은 펜타데실 페놀, 도데실 페놀, 2-4'-(하이드록시벤젠아조)벤조산(EtABA), 1,8-나프탈렌-디메탄올, 3-하이드록시-2-나프토산, 및 6-하이드록시-2-나트포산울 포함한다. 블록 코폴리머 대 소분자의 다양한 비들이 사용될 수 있다. 예를 들어, 블록 코폴리머 대 소분자의 몰비는 1:1 내지 1:1000이고, 이는 그 사이의 모든 정수 비들을 포함한다.
일부 경우에서, 필름은 무기 물질을 추가로 포함한다. 상기 무기 물질은 필름의 적어도 일부에 배치된다(예를 들어, 상부, 자기-조립된 표면층 표면, 상기 표면층의 기공 표면, 및 등급화된 하부구조의 기공 표면). 예를 들어, 상기 무기 줄질은 나노입자들의 형태일 수 있다. 상기 나노입자들은, 예를 들어, 직경이 나노미터에 대한 모든 값들 및 그 사이의 범위들을 포함하여 1 내지 200 nm일 수 있다. 적합한 무기 재료들의 예들은 금속들, 금속 산화물들(예를 들어, 은 산화물 및 구리 산화물) 및 반도체(예를 들어, CdS 나노입자들과 같은 반도체성 나노입자들)을 포함한다. 예를 들어, 상기 무기 물질은 필름 표면의 적어도 50%, 적어도 60%, 적어도 70%, 적어도 80%, 적어도 90%, 적어도 95%, 적어도 99%에 배치될 수 있다. 일 예에서, 상기 무기 물질은 필름 표면의 100%에 배치된다.
예를 들어, 필름은 복수의 금속 나노입자들을 추가로 포함한다. 무기 금속 나노입자들은 필름의 적어도 일부에 배치된다(예를 들어, 상부, 장기-조립된 표면층 표면, 상기 표면층의 기공 표면, 및 등급화된 하부구조의 기공 표면). 상기 나노입자들은 필름 표면의 멀티블록 코폴리머와 복합화될 수 있다(예를 들어, 약한 분자내 힘을 통해). 상기 나노입자들은, 예를 들어, 직경이 나노미터에 대한 모든 값들 및 그 사이의 범위들을 포함하여 1 내지 200 nm일 수 있다. 금속 나노입자들에 적합한 금속들의 예들은 금, 은, 백금, 팔라듐, 코발트, 구리, 니켈, 철, 아연, 크롬, 루테늄, 티타늄, 지르코늄, 몰리브덴, 알루미늄 및 카드뮴을 포함한다. 상기 나노입자들은 상이한 나노입자들의 혼합물들일 수 있다. 예를 들어, 금속 나노입자들은 필름 표면의 적어도 50%, 적어도 60%, 적어도 70%, 적어도 80%, 적어도 90%, 적어도 95%, 적어도 99%에 배치될 수 있다. 일 예에서, 상기 금속 나노입자들은 필름 표면의 100%에 배치된다. 은 나노입자들이 있는 필름들은 항균 작용을 나타낼 수 있다.
무기 물질들은 당업계에 알려진 방법들에 의해 필름에 증착될 수 있다. 예를 들어, 무기 물질은 무전해 증착 방법에 의해 증착될 수 있다.
일부 구현예들에서, 본 개시에 따른 이소포러스 블록 코폴리머 여과 막들은 액체 도는 가스 공급물로부터 입자들 또는 미립자들을 여과하는데 사용된다. 제거될 입자들 또는 미립자들은 일반적으로 공정 또는 제품의 특성들에 부정적인 영향을 미칠 수 있는 바람직하지 않은 오염물질들이다. 상기 입자들 또는 미립자들은, 예를 들어, 나노입자들, 불용성 염들, 티끌, 먼지, 섬유들, 폴리머 입자들, 수지 입자들, 금속이온들, 박테리아 또는 바이러스일 수 있다. 하나 이상의 적절한 이소포러스 블록 코폴리머 여과 막들은 크기 및 화학과 같은 잠재적 오염물질의 특성들뿐만 아니라 조성, 온도 및 농도와 같은 공급물 특성들에 따라 특정 적용을 위해 선택될 수 있다.
일부 구현예들에서, 전자 장치 생산에 사용하기 위한 적어도 하나의 가스는 적어도 하나의 이소포러스 블록 코폴리머 여과 막을 통해 여과된다(도 1 및 14). 예를 들어, 여과될 수 있는 가스는 질소, 아르곤 또는 크리톤과 같은 불활성이다. 다른 예들은 염소, 에틸렌 옥사이드, 실란, 염화수소, 불화수소 또는 황화수소와 같은 위험하거나, 반응성이거나 또는 부식성인 가스를 여과하는 것을 포함한다. 막이 통합된 필터 막들 및 필터 조립체들은 클린룸 공기 정화에서와 같이 공기를 여과하는데 사용될 수 있다. 적어도 하나의 구현예에서, 여과되는 가스는 실란 또는 불화수소와 같은 전자 장치 생산 동안의 공정 가스이다.
일부 구현예들에서, 전자 장치 생산에 사용하기 위한 적어도 하나의 액체는 적어도 하나의 이소포러스 블록 코폴리머 여과 막을 통해 여과된다(도 2-6, 8-13). 예를 들어, 일부 경우에서 여과되는 액체는 수성, 즉 물을 포함한다. 일부 구현예들에서, 여과되는 액체는 수성이고 초순수(UPW)의 생산 또는 재활용에 사용된다(도 9 및 10). 다른 예들은 염산 또는 불산과 같은 산을 포함하는 수성 공급물을 포함할 것이다. 또 다른 예들에서, 수성 공급물은 수산화나트륨 또는 수산화칼륨과 같은 염기를 추가로 포함한다. 상기 공급물은 무기 또는 유기 화학물질을 포함할 수 있다. 적어도 하나의 구현예에서, 상기 공급물은 슬러리이다(도 7).
적어도 하나의 구현예에서, 물, 가스 또는 액체 화학물질들은 대량으로 이소포러스 블록 코폴리머 여과 막을 통해 여과된다(도 6 및 9). 예를 들어, 저장 탱크에 있는 100 갤런의 화학물질은 이소포러스 블록 코폴리머 여과 막을 통해 여과되고 사용 준비가 될 때까지 다른 저장 탱크에 저장된다. 상기 이소포러스 블록 코폴리머 여과 막은 액체를 대량 여과하는데 사용될 수 있으며, 여기서 상기 액체는 수성 또는 비수성이다. 적어도 하나의 구현예에서, 이소포러스 블록 코폴리머 여과 막은 액체를 대량 여과하는데 사용될 수 있으며, 여기서 상기 액체는 수성 및 비수성 구성 액체를 모두 포함한다. 적어도 하나의 구현예에서, 이소포러스 블록 코폴리머 여과 막은 가스 또는 가스들을 대량 여과하는데 사용된다.
적어도 하나의 구현예에서, 여과는 사용 지점에 수행된다(도 8 및 10-13). 예를 들어, 식각 화학물질은 웨이퍼에 분배되기 직전에 이소포러스 블록 코폴리머 여과 막을 통해 여과된다. 예를 들어, 포로레지스트 제거 용매는 웨이퍼에 분사되기 전에 여과될 수 있다. 또한, 상기 포토레지스트 제거 용매의 성분들은 웨이퍼 처리 단계 동안 궁극적으로 사용되는 포토레지스트 제거 용매를 만드는 공정 동안 여과될 수 있다.
적어도 하나의 구현예에서, 여과는 재순환 단계에서 수행된다(도 12). 예를 들어, 포토레지스트 제거 용매가 웨이퍼에 분사되며, 초과 용매가 수집되고 이소포러스 블록 코폴리머 여과 막을 통해 여과되어 상기 용매가 재사용될 수 있다.
적어도 하나의 구현예에서, 여과는 전자 장치 생산자의 설비의 일부로서 수행된다. 예를 들어, 여과는 클린룸 공기 필터들의 일부로서 공기에 대해 수행된다. 다른 예는 전자 장치 생산 시설에서 사용하기 위한 초순수용 물의 여과이다.
일부 구현예들에서, 이소포러스 블록 코폴리머 여과 막은 입구, 배출구, 선택적으로 통기구 및 선택적으로 잔류물 배출구를 포함하는 필터 조립체 내에 수용된다(도 1-14). 적어도 하나의 구현예에서, 필터 조립체는 이소포러스 블록 코폴리머 여과 막의 한 층을 포함한다. 적어도 하나의 구현예에서, 필터 조립체는 이소포러스 블록 코폴리머 여과 막의 두 층을 포함하고, 여기서 두 막 층은 동일하거나 다른 블록 코폴리머로 제조된다. 적어도 하나의 구현예에서, 필터 조립체는 이소포러스 블록 코폴리머 여과 막의 세 층을 포함하고, 여기서 세 막 층은 동일하거나 다른 블록 코폴리머로 제조된다. 일부 구현예들에서, 하나 초과의 이소포러스 블록 코폴리머 여과 막의 층이 있는 경우, 상기 층들은 가장 선택적인 면이 동일한 방향을 향하도록 배향된다. 일부 구현예들에서, 하나 초과의 이소포러스 블록 코폴리머 여과 막의 층이 있는 경우, 상기 층들은 가장 선택적인 면이 상이한 방향을 향하도록 배향된다. 일부 구현예들에서, 하나 초과의 이소포러스 블록 코폴리머 여과 막의 층이 있는 경우, 상이한 필터 층들은 동일한 유형의 물질, 예를 들어, 동일한 기공 직경, 화학적 조성 등을 갖는 이소포러스 블록 코폴리머들일 수 있다. 일부 구현예들에서, 하나 초과의 이소포러스 블록 코폴리머 여과 막의 층이 있는 경우, 상이한 필터 층들은 동일한 유형의 물질, 예를 들어, 동일한 기공 직경, 화학적 조성 등을 갖는 이소포러스 블록 코폴리머들일 수 있다.
일부 구현예들에서, 본 개시에 따른 이소포러스 블록 코폴리머 여과 막들은 데드 엔드(dead end)로도 알려진, 정상 흐름 배열에서 작동되며, 여기서 공급 액체 또는 가스가 필터 입구에 노출된 후 여과되고 그 다음 필터 배출구를 통해 나간다(도 1 및 3-14).
일부 구현예들에서, 본 개시에 따른 이소포러스 블록 코폴리머 여과 막들은 접선 흐름으로도 알려진, 직교류 배열에서 작동되며, 여기서 공급 액체 또는 가스는 필터 입구에 노출되고 필터 표면의 접선 방향으로 흐르고, 여과되는 것은 필터 배출구를 통해 나가고 여과되지 않은 공급물은 잔류물 배출구를 통과하여 공급물 또는 공급물 저장소로 다시 순환된다(도 2).
본 개시에 따른 이소포러스 블록 코폴리머 여과 막들은 다양한 배열들에서 사용될 수 있다. 예를 들어, 이소포러스 블록 코폴리머 여과 막들은 편평한 시트 배열, 중공 섬유 배열, 나선형 권취 배열, 직교류 카세트 또는 주름진 카트리지 배열에서 사용될 수 있다. 일부 구현예들에서, 하우징은, 예를 들어, 플라스틱 캡슐 또는 사용 현장 하우징이다. 일부 구현예들에서, 하나 초과의 배열이 사용될 수 있다.
일부 구현예들에서, 본 개시에 따른 이소포러스 블록 코폴리머 여과 막들은 주위 온도, 약 20-25℃에서 여과에 사용될 수 있다.
일부 구현예들에서, 이소포러스 블록 코폴리머 여과 막들은 20-25℃보다 높은 상승된 온도에서의 여과에 사용될 수 있다. 적어도 하나의 구현예에서, 상기 상승된 온도는 약 30 ℃ 내지 약 200℃ 범위이다. 적어도 하나의 구현예에서, 상기 상승된 온도는 약 50℃ 내지 약 200℃의 범위이다. 적어도 하나의 구현예에서, 상기 상승된 온도는 약 70℃ 내지 약 200℃이다.
일부 구현예들에서, 이소포러스 블록 코폴리머 여과 막들은 20-25℃ 보다 낮은 온도에서의 여과에 사용될 수 있다. 적어도 하나의 구현예에서, 상기 보다 낮은 온도는 약 0℃ 내지 약 20℃이다. 적어도 하나의 구현예에서, 상기 보다 낮은 온도는 약 5℃ 내지 약 20℃이다. 적어도 하나의 구현예에서, 상기 보다 낮은 온도는 약 10℃ 내지 약 20℃이다.
일부 구현예들에서, 본 개시에 따른 이소포러스 블록 코폴리머 여과 막들은 습식 식각 및 세정 공정 동안 가스 또는 액체를 여과하는데 사용될 수 있다(도 11-13). 적어도 하나의 구현예에서, 이소포러스 블록 코폴리머 여과 막들은 습식 식각 및 세정 공정 동안 가스를 여과하는데 사용될 수 있다. 적어도 하나의 구현예에서, 이소포러스 블록 코폴리머 여과 막들은 습식 식각 및 세정 공정 동안 액체를 여과하는데 사용될 수 있다. 적어도 하나의 구현예에서, 이소포러스 블록 코폴리머 여과 막들은 습식 식각 및 세정 공정 동안 유기 액체를 여과하는데 사용될 수 있다. 적어도 하나의 구현예에서, 이소포러스 블록 코폴리머 여과 막들은 습식 식각 및 세정 공정 동안 수성 액체를 여과하는데 사용될 수 있다. 적어도 하나의 구현예에서, 이소포러스 블록 코폴리머 여과 막들은 습식 식각 및 세정 공정 동안 수성 액체를 여과하는데 사용될 수 있으며, 여기서 상기 액체는 강염기를 포함한다. 적어도 하나의 구현예에서, 이소포러스 블록 코폴리머 여과 막들은 습식 식각 및 세정 공정 동안 수성 액체를 여과하는데 사용될 수 있으며, 여기서 상기 액체는 희석된 염기를 포함한다. 적어도 하나의 구현예에서, 이소포러스 블록 코폴리머 여과 막들은 습식 식각 및 세정 공정 동안 수성 액체를 여과하는데 사용될 수 있으며, 여기서 상기 액체는 강산을 포함한다. 적어도 하나의 구현예에서, 이소포러스 블록 코폴리머 여과 막들은 습식 식각 및 세정 공정 동안 수성 액체를 여과하는데 사용될 수 있으며, 여기서 상기 액체는 희석된 산을 포함한다. 적어도 하나의 구현예에서, 이소포러스 블록 코폴리머 여과 막들은 습식 식각 및 세정 공정 동안 비수성 액체를 여과하는데 사용될 수 있으며, 여기서 상기 액체는 유기 용매를 포함한다.
적어도 하나의 구현예에서, 이소포러스 블록 코폴리머 여과 막들은 습식 식각 및 세정 공정동안 액체를 여과하는데 사용될 수 있으며, 여기서 상기 액체는 상승된 온도, 예를 들어, 약 75-80℃에 있다. 적어도 하나의 구현예에서, 이소포러스 블록 코폴리머 여과 막들은 습식 식각 및 세정 공정동안 액체를 여과하는데 사용될 수 있으며, 여기서 상기 액체는 상승된 온도, 예를 들어, 약 80-100℃에 있다. 적어도 하나의 구현예에서, 이소포러스 블록 코폴리머 여과 막들은 습식 식각 및 세정 공정동안 액체를 여과하는데 사용될 수 있으며, 여기서 상기 액체는 상승된 온도, 예를 들어, 약 100-105℃에 있다. 적어도 하나의 구현예에서, 이소포러스 블록 코폴리머 여과 막들은 습식 식각 및 세정 공정동안 액체를 여과하는데 사용될 수 있으며, 여기서 상기 액체는 상승된 온도, 예를 들어, 약 105-175℃에 있다. 적어도 하나의 구현예에서, 이소포러스 블록 코폴리머 여과 막들은 습식 식각 및 세정 공정동안 액체를 여과하는데 사용될 수 있으며, 여기서 상기 액체는 상승된 온도, 예를 들어, 약 175-180℃에 있다. 적어도 하나의 구현예에서, 이소포러스 블록 코폴리머 여과 막들은 습식 식각 및 세정 공정동안 액체를 여과하는데 사용될 수 있으며, 여기서 상기 액체는 상승된 온도, 예를 들어, 약 180-190℃에 있다. 적어도 하나의 구현예에서, 이소포러스 블록 코폴리머 여과 막들은 습식 식각 및 세정 공정동안 액체를 여과하는데 사용될 수 있으며, 여기서 상기 액체는 상승된 온도, 예를 들어, 약 190-200℃에 있다.
적어도 하나의 구현예에서, 본 개시에 따른 이소포러스 블록 코폴리머 여과 막들은 반도체 전자 장치의 생산에서 액체 또는 가스를 여과하는데 사용될 수 있다.
적어도 하나의 구현예에서, 본 개시에 따른 이소포러스 블록 코폴리머 여과 막들은 데이터 저장물질들의 생산에서 액체 또는 가스를 여과하는데 사용될 수 있다.
적어도 하나의 구현예에서, 본 개시에 따른 이소포러스 블록 코폴리머 여과 막들은 반도체 전자 디스플레이의 생산에서 액체 또는 가스를 여과하는데 사용될 수 있다.
적어도 하나의 구현예에서, 본 개시에 따른 이소포러스 블록 코폴리머 여과 막들은 유연 전자 장치의 생산에서 액체 또는 가스를 여과하는데 사용될 수 있다.
적어도 하나의 구현예에서, 본 개시에 따른 이소포러스 블록 코폴리머 여과 막들은 나노입자들의 생산에서 액체 또는 가스를 여과하는데 사용될 수 있다.
적어도 하나의 구현예에서, 본 개시에 따른 이소포러스 블록 코폴리머 여과 막들은 미세유체들의 생산에서 액체 또는 가스를 여과하는데 사용될 수 있다.
적어도 하나의 구현예에서, 본 개시에 따른 이소포러스 블록 코폴리머 여과 막들은 고체조명(solid-state lighting)의 생산에서 액체 또는 가스를 여과하는데 사용될 수 있다.
적어도 하나의 구현예에서, 본 개시에 따른 이소포러스 블록 코폴리머 여과 막들은 광전지의 생산에서 액체 또는 가스를 여과하는데 사용될 수 있다.
적어도 하나의 구현예에서, 본 개시에 따른 이소포러스 블록 코폴리머 여과 막들은 클린룸 시설에서 시설-통합 클린룸 필터로서 공기를 여과하는데 사용될 수 있다.
적어도 하나의 구현예에서, 본 개시에 따른 이소포러스 블록 코폴리머 여과 막들은 반도체 전자 장치의 생산에서 웨이퍼 다이싱 동안 액체를 여과하는데 사용될 수 있다.
적어도 하나의 구현예에서, 본 개시에 따른 이소포러스 블록 코폴리머 여과 막들은 습식 식각 및 세정 공정 동안 액체를 여과하는데 사용될 수 있으며, 여기서 상기 액체는 주위 온도, 예를 들어 약 20-25℃에 있다. 습식 식각 및 세정 공정을 위해 여과될 수 있는 화학 물질들 및 용액들의 일부 예들은 물; 암모늄 하이드록사이드; 불화수소산; 트리메틸암모늄 하이드록사이드; 불화암모늄; 킬레이트제; 알킬 설페이트, 알킬 바이카복실레이트, 아릴 설페이트, 알콕시 바이설페이트 및 알킬 폴리아크릴산과 같은 음이온성 계면활성제; 알킬페녹시 폴리에틸렌 옥사이드 알코올, 알킬페녹시 폴리글리시돌, 아세틸렌 알코올과 같은 비이온성 계명활성제; 베타인, 술타인, 포스파티딜세린 및 스핑고미엘린과 같은 양쪽 이온성 계면활성제; 탄화수소 계면활성제; 플루오르화 알킬 설포네이트와 같은 플루오로카본 계면활성제; 알킬 설포늄 할라이드, 알킬 암모늄 할라이드, 알킬 4차 암모늄 할라이드, 알킬 벤질알코늄 할라이드 및 알킬 포스포늄 할라이드와 같은 양이온성 계면활성제; 황산; 과산화수소; 인산; 질산; 및 염산을 포함한다. 이들 화학 물질들은 다양한 농도의 수성 또는 비수성 용액 및 혼합물에 존재할 수 있다.
일부 구현예들에서, 본 개시에 따른 이소포러스 블록 코폴리머 여과 막들은 포토리소그래피 공정 전 및/또는 동안 액체들을 여과하는데 사용될 수 있다(도 8). 적어도 하나의 구현예에서, 세정, 증착, 현상, 식각을 위해 포토리소그래피 동안 사용되는 다양한 화학 물질들은 임의의 공정 단계 전 이소포러스 블록 코폴리머 여과 막에 의해 여과된다. 일부 구현예들에서, 이소포러스 블록 코폴리머 여과 막들은 수성 액체, 예를 들어, 물을 포토리소그래피 공정 동안 여과하는데 사용될 수 있다. 적어도 하나의 구현예에서, 이소포러스 블록 코폴리머 여과 막들은 포토리소그래피 공정 동안 비수성 액체를 여과하는데 사용될 수 있으며, 여기서 상기 액체는 유기용매를 포함한다. 적어도 하나의 구현예에서, 이소포러스 블록 코폴리머 여과 막들은 포토리소그래피 공정 동안 액체 혼합물, 예를 들어, 하나 이상의 유기 용매와 혼합된 물을 여과하는데 사용될 수 있다. 적어도 하나의 구현예에서, 이소포러스 블록 코폴리머 여과 막들은 포토리소그래피 공정 동안 액체 혼합물, 예를 들어, 둘 이상의 유기 용매들을 여과하는데 사용될 수 있다. 이소포러스 블록 코폴리머 여과 막에 의해 여과될 수 있는 화학물질들의 몇몇 예들은, 예를 들어, 에탄올, 메탄올, 이소프로판올, 부탄올, 헥산올, 헵탄올, 옥탄올, 데칸올, 벤질 알코올과 같은 알코올들; N,N-디메틸아세트아미드, N,N-디메틸포름아미드, N-메틸-2-피롤리돈과 같은 아미드들; 피페린, 모드폴린, 피리딘, 디에틸렌트리아민, 피롤린돈과 같은 아민들; 메톡시에탄, 테트라하이드로푸란, 디옥산, 디메톡시에탄과 같은 에테르들; n-부틸 아세테이트, 메틸 아세테이트, 에틸 아세테이트, 프로필 아세테이트, 펜틸 아세테이트, 아밀 아세테이트, 프로필렌 글리콜 모노메틸 에테르 아세테이트, 메틸 포르메이트, 에틸 포르메이트, 프로필 포르메이트, 부틸 포르메이트, 에틸 락테이트, 프로필 락테이트와 같은 에스테르들; 에틸렌 글리콜, 프로필렌 글리콜, 트리에틸렌 글리콜과 같은 글리콜들; 에틸렌 글리콜 모노메틸 에테르, 프로필렌 글리콜 모노메틸 에테르, 트리에틸렌 글리콜 모노메틸 에테르와 같은 글리콜 에테르들; 클로로포름과 같은 할로카본들; 헥산, 데칸, 옥탄, 사이클로헥산, 펜탄, 톨루엔, 자일렌, 벤젠과 같은 탄화수소들; 메틸 에틸 케톤, 옥타논, 노나논, 아세톤, 헵타논, 헥사논, 디이소부틸 케톤 페닐아세톤, 사이클로헥사논, 아세틸아세톤, 프로필렌 카보네이트와 같은 케톤들; 아세토니트릴과 같은 니트릴들; 설포란과 같은 설폰들; 디메틸설폭사이드와 같은 설폭사이드들을 포함한다.
일부 구현예들에서, 이소포러스 블록 코폴리머 여과 막들은 화학적 기계적 평탄화 공정 동안 슬러리들을 여과하는데 사용될 수 있다(도 7). 적어도 하나의 구현예에서, 이소포러스 블록 코폴리머 여과 막들은 화학적 기계적 평탄화 공정을 위해 대량으로 슬러리를 여과하는데 사용될 수 있다. 적어도 하나의 구현예에서, 이소포러스 블록 코폴리머 여과 막들은 화학적 기계적 평탄화 공정 동안 사용 지점으로서 슬러리를 여과하는데 사용될 수 있다. 슬러리에 있을 수 있고 화학적 기계적 평탄화 공정을 위해 여과될 수 있는 화학 물질들, 물질들 및 용액들의 일부 예들은 물; 수산화나트륨, 수산화칼륨, 폴리에틸렌이민, 암모니아, 테트라메틸암모늄 또는 수산화암모늄과 같은 염기들; 질산, 염산, 클로로아세트산, 황산, 숙신산, 구연산, 아세트산, 파라-톨루엔 설폰산, 벤젠설폰산 및 설폰산과 같은 산들; 알루미나, 세리아, 실리카와 같은 콜로이드성 산화물; 알킬페녹시폴리에틸렌 옥사이드 알코올, 알킬페녹시 폴리글리시돌, 아세틸렌 알코올, 프로필렌 글리콜, 폴리에틸렌 글리콜 알킬 에테르, 에톡실화 알코올, 폴리에틸렌 글리콜 옥틸페닐 에테르, 글리세롤 알킬 에테르, 소르비탄 알킬 에테르, 폴리에틸렌 글리콜 코폴리머와 같은 비이온성 계면활성제들; 플루오르화 알킬 설포네이트와 같은 플루오르화 계면활성제들; 베타인, 술타인, 포스파티딜세린 및 스핑고미엘린과 같은 양쪽이온성 계면활성제들; 알킬 설페이트, 알킬 바이카복실레이트, 아릴 설페이트, 알콕시 바이설페이트 및 알킬 폴리아크릴산과 같은 음이온성 계면활성제들; 알킬 설포늄 할라이드, 알킬 암모늄 할라이드, 알킬 4차 암모늄 할라이드, 알킬 벤질알코늄 할라이드 및 알킬포스포늄 할라이드과 같은 양이온성 계면활성제들; 벤조트리아졸, 트라아졸, 피라졸, 이미다졸 및 벤즈이미다졸과 같은 부식 억제제들; 및 과탄산염, 과산화수소, 과산, 과망간산염, 과요오드산 및 질산과 같은 산화제들을 포함한다.
일부 구현예들에서, 이소포러스 블록 코폴리머 여과 막들은 초순수용 물을 여과하는데 사용될 수 있다(도 9 및 10). 적어도 하나의 구현예에서, 이소포러스 블록 코폴리머 여과 막들은 초순수용 물을 여과하는데 사용될 수 있으며, 여기서 상기 여과 막은 생산 설비들, 즉 영구 배관에 통합된다. 적어도 하나의 구현예에서, 이소포러스 블록 코폴리머 여과 막들은 초순수용 물을 여과하는데 사용될 수 있으며, 여기서 상기 여과 막은 사용 지점 또는 그 근처에서, 즉 초순수가 분배되는 생산 기기에 위치된다.
일부 구현예들에서, 공급물은 액체이고 이소포러스 블록 코폴리머 여과 막을 가로지르는 압력의 차이는 공급물을 가압하는 가스에 의해 유도된다(도 1, 4, 6, 11, 14). 일부 구현예들에서, 공급물은 액체이고 이소포러스 블록 코폴리머 여과 막을 가로지르는 압력 차이는 공급물을 가압하는 펌프에 의해 유도된다(도 2, 3, 5, 7, 8, 12, 13). 일부 구현예들에서, 공급물은 가스이고 이소포러스 블록 코폴리머 여과 막을 가로지르는 압력 차이는 가압된 공급원, 예를 들어, 가압 가스 실린더에 의해 유도된다. 일부 구현예들에서, 공급물은 가스이고 이소포러스 블록 코폴리머 여과 막을 가로지르는 압력 차이는 팬에 의해 유도된다. 일부 구현예들에서, 공급물은 물이고 압력 차이는 가압된 공급원, 예를 들어, 건물 물 유입구에 의해 유도된다(도 9 및 10). 일부 구현예들에서, 이소포러스 블록 코폴리머 여과 막을 가로지르는 차압은 일정하다. 일부 구현예들에서, 이소포러스 블록 코폴리머 여과 막을 가로지르는 차압은 가변적으로, 예를 들어, 압력 차이가 공정 동안 증가된다. 일부 구현예들에서, 이소포러스 블록 코폴리머 여과 막을 가로지르는 차압은 약 1 bar 내지 약 20 bar이다. 적어도 하나의 구현예에서, 이소포러스 블록 코폴리머 여과 막을 가로지르는 차압은 약 1 bar 내지 약 10 bar 이다. 적어도 하나의 구현예에서, 이소포러스 블록 코폴리머 여과 막을 가로지르는 차압은 약 1 bar 내지 약 7 bar 이다. 적어도 하나의 구현예에서, 이소포러스 블록 코폴리머 여과 막을 가로지르는 차압은 약 1 bar이다. 적어도 하나의 구현예에서, 이소포러스 블록 코폴리머 여과 막을 가로지르는 차압은 약 2 bar이다. 적어도 하나의 구현예에서, 이소포러스 블록 코폴리머 여과 막을 가로지르는 차압은 약 3 bar이다. 적어도 하나의 구현예에서, 이소포러스 블록 코폴리머 여과 막을 가로지르는 차압은 약 4 bar이다. 적어도 하나의 구현예에서, 이소포러스 블록 코폴리머 여과 막을 가로지르는 차압은 약 5 bar이다. 적어도 하나의 구현예에서, 이소포러스 블록 코폴리머 여과 막을 가로지르는 차압은 약 6 bar이다. 적어도 하나의 구현예에서, 이소포러스 블록 코폴리머 여과 막을 가로지르는 차압은 약 7 bar이다. 적어도 하나의 구현예에서, 이소포러스 블록 코폴리머 여과 막을 가로지르는 차압은 약 10 bar이다.
다양한 구현예들에서, 여과 막들의 유동은 필터 기공 크기, 용질 제거 등급, 공급물의 화학적 조성, 공정의 압력 차이 등에 따라 달라질 수 있다. 적어도 하나의 구현예에서, 액체 여과 공정에서 여과 막의 유동은 약 80 LMH/bar(리터(liter)/m2/bar) 내지 약 3000 LMH/bar이다. 적어도 하나의 구현예에서, 액체 여과 공정에서 여과 막의 유동은 약 80 LMH/bar 내지 약 100 LMH/bar이다. 적어도 하나의 구현예에서, 액체 여과 공정에서 여과 막의 유동은 약 100 LMH/bar 내지 약 300 LMH/bar이다. 적어도 하나의 구현예에서, 액체 여과 공정에서 여과 막의 유동은 약 100 LMH/bar 내지 약 200 LMH/bar이다. 적어도 하나의 구현예에서, 액체 여과 공정에서 여과 막의 유동은 약 200 LMH/bar 내지 약 1000 LMH/bar이다. 적어도 하나의 구현예에서, 액체 여과 공정에서 여과 막의 유동은 약 1000 LMH/bar 내지 약 3000 LMH/bar이다. 적어도 하나의 구현예에서, 액체 여과 공정에서 여과 막의 유동은 약 1000 LMH/bar 내지 약 2000 LMH/bar이다. 유동 특성들은 온도, 압력, 공급스트림 조성 및 순도, 여과 막 기공 직경, 필터 조립체 배열 등을 포함한 여러 요인들에 의존한다.
여과 막들의 잔류 등급은 거부 백분율, 예를 들어, 100 x (투과물에서의 용질 농도)/(공급물에서의 용질 농도)로서 정의될 수 있다. 이것은 대안적으로 용질의 로그 제거 값(log removal value, LRV), 예를 들어, 1 LRV = 90% 용질 거부 = 1 로그 제거 값, 2 LRV = 99% 용질 거부, 3 LRV = 99.9% 용질 거부 등으로 표현될 수 있다. 일부 구현예들에서, 분리를 위한 필터 조립체의 이소포러스 블록 코폴리머 여과 막의 잔류 등급은 약 90% 거부 (1 LRV) 내지 99.99999999% 거부(10 LRV)이다. 적어도 하나의 구현예에서, 분리를 위한 필터 조립체의 이소포러스 블록 코폴리머 여과 막의 잔류 등급은 약 90% 거부 (1 LRV) 내지 99.9% 거부 (3 LRV)이다. 적어도 하나의 구현예에서, 분리를 위한 필터 조립체의 이소포러스 블록 코폴리머 여과 막의 잔류 등급은 약 90% 거부 (1 LRV) 내지 99.9% 거부 (3 LRV)이다. 적어도 하나의 구현예에서, 분리를 위한 필터 조립체의 이소포러스 블록 코폴리머 여과 막의 잔류 등급은 약 99.9% 거부 (3 LRV) 내지 99.9999% 거부 (6 LRV)이다. 적어도 하나의 구현예에서, 분리를 위한 필터 조립체의 이소포러스 블록 코폴리머 여과 막의 잔류 등급은 약 99.9999% 거부 (6 LRV) 내지 99.99999999% 거부 (10 LRV)이다. 거부 특성들은 온도, 압력, 공급스트림 조성 및 순도, 여과 막 기공 직경, 필터 조립체 배열 등을 포함한 여러 요인들에 의존한다.
각각의 도 1-14는 하나 이상의 다음 요소들을 나타낸다: 공기 공급원 10, 팬 20, 필터 조립체 입구 30, 필터 조립체 하우징 40, 이소포러스 블록 코폴리머 필름 50, 필터 배출구 60, 필터 조립체 70, 필터 조립체 잔류물 배출구 80, 필터 조립체 통기구 90, 펌프 100, 액체 공급물 공급원 110, 가압 가스 실린더 120, 수집/저장 용기 130, 슬러리 공급물 135, 슬러리 분배 배출구 140, 회전 웨이퍼 홀더 150, 웨이퍼 160, 회전 폴리싱 패드 170, 액체 분무기 배출구 180, 가압된 물 공급물 190, 꼭지/디스펜서 200, 배스 충전구 210, 액체 배스 220, 배스 배수관 230, 배스 재순환 충전구 240, 및 배출구 밸브 250. 도면들에 나타난 특징들은 동일하거나 상이한 구현예들 내에서 다양한 배열들로 존재할 수 있다. 예를 들어, 공기 공급원 10은 순도, 압력, 조성 등이 달라질 수 있고; 팬 20은 재료, 동력, 크기, 공기 유동 등이 달라질 수 있고; 필터 입구 30은 재료, 직경, 위치 등이 달라질 수 있고; 필터 하우징 40은 재료, 크기, 형상 등이 달라질 수 있고; 이소포러스 블록 코폴리머 여과 막은 물질 50은 조성, 폴리머 크기, 폴리머 블록들의 수, 층들의 수, 기공 크기, 표면 화학, 화학적 호환성, 열적 호환성, 친수성, 두께, 유동 등이 달라질 수 있고; 필터 배출구 60은 재료, 직경, 위치 등이 달라질 수 있고; 필터 조립체 70은 재료, 크기, 형상, 필터 층의 수 등이 달라질 수 있고; 필터 잔류물 배출구 80은 재료, 직경, 위치 등이 달라질 수 있고; 필터 퉁기구 90은 재료, 직경, 위치 등이 달라질 수 있고; 펌프 100은 재료, 유형, 크기, 동력, 액채 호환성 등이 달라질 수 있고; 액체 공급물 110은 화학적 조성, 농도, 온도, 순도, 점도, 밀도 등이 달라질 수 있고; 가압 가스 실린더 120은 그 안에 저장된 가스, 크기, 압력, 재료 등이 달라질 수 있고; 수집/저장 용기 130은 재료, 크기, 압력 등급, 배열 등이 달라질 수 있고; 슬러리 공급물 135는 화학적 조성, 농도, 온도, 순도, 점도, 밀도 등이 달라질 수 있고; 슬러리 분배 배출구 140은 재료, 직경, 위치 등이 달라질 수 있고; 액체 분무기 배출구 180은 재료, 직경, 위치, 액체 속도 등급 등이 달라질 수 있고; 가압된 물 공급물 190은 압력, 배열, 압력, 물 공급원 등이 달리질 수 있고; 꼭지/디스펜서 200은 재료, 직경, 위치, 액체 속도 등급 등이 달라질 수 있고; 배스 충전구 210은 재료, 직경, 위치, 액체 속도 등급 등이 달라질 수 있고; 액체 배스 220은 재료, 크기, 배열 등이 달라질 수 있고; 배스 배수관 230은 재료, 직경 위치 등이 달라질 수 있고; 배스 재순환 충전구 240은 재료, 직경, 위치 등이 달라질 수 있고; 배출구 밸브 250은 재료, 직경, 위치 등이 달라질 수 있다.
실시예
실시예 1. 이 실시예에서, 습식 식각 세정 배스 여과 및 재순환 공정이 수행된다(도 12 참조). 여과될 공급물 조성물은 30 부피% 과산화수소 및 30 부피% 암모니아를 포함하는 수용액이다. 여과 조립체는 캡슐 모양이며 공급물이 액체 배스로부터 여과 조립체로 들어가고 여과된 생성물이 재순환 충전구를 통해 배스로 다시 들어가는 정상 흐름, 인라인, 배열로 작동될 것이다. 여과 조립체는 친수성이고, 열적으로 안정하고, 알칼리 및 산화제에 화학적으로 내성이 있고, 약 10 nm의 평균 기공 크기 및 약 1500 LMH/bar의 유동을 갖는 단일층 이소포러스 블록 코폴리머 여과 막을 포함할 것이다. 상기 막의 가장 선택적인 면은 액체 배스의 공급물 입구를 향할 것이다. 여과 공정은 여과 막을 가로질러 약 2 bar의 부분 압력을 적용하여 80℃에서 수행된다. 상기 여과 막은 약 3의 LRV로 약 10 nm 이상의 직경을 갖는 입자들을 제거할 것이다.
실시예 2. 이 실시예에서, 습식 식각 세정 배스 여과 및 재순환 공정이 수행된다(도 12 참조). 여과될 공급물 조성물은 2 부피% 불산을 포함하는 수용액이다. 여과 조립체는 캡슐 모양이며 공급물이 액체 배스로부터 여과 조립체로 들어가고 여과된 생성물이 재순환 충전구를 통해 배스로 다시 들어가는 정상 흐름, 인라인, 배열로 작동될 것이다. 여과 조립체는 산에 대해 화학적으로 내성이 있고, 약 20 nm의 평균 기공 크기 및 약 2000 LMH/bar의 유동을 갖는 단일층 이소포러스 블록 코폴리머 여과 막을 포함할 것이다. 상기 막의 가장 선택적인 면은 액체 배스의 공급물 입구를 향할 것이다. 여과 공정은 여과 막을 가로질러 약 2 bar의 부분 압력을 적용하여 25℃에서 수행된다. 상기 여과 막은 약 4의 LRV로 약 20 nm 이상의 직경을 갖는 입자들을 제거할 것이다.
실시예 3. 이 실시예에서, 포토리소그래피 용매 여과가 수행된다(도 8 참조). 여과될 공급물 조성물은 프로필렌 글리콜 메틸 에테르 아세테이트(PGMEA)이다. 여과 조립체는 캡슐 모양이며 공급물이 액체 공급물 공급원으부터 여과 조립체로 들어가고 여과된 생성물이 필터 조립체 배출구를 통해 액체 분무기 출구로 여과 조립체를 나가는 정상 흐름, 인라인, 배열로 작동될 것이다. 여과 조립체는 용매에 대해 화학적으로 내성이 있고, 약 15 nm의 평균 기공 크기 및 약 300 LMH/bar의 유동을 갖는 단일층 이소포러스 블록 코폴리머 여과 막을 포함할 것이다. 상기 막의 가장 선택적인 면은 액체 공급물 공급원의 공급물 입구를 향할 것이다. 여과 공정은 여과 막을 가로질러 약 2 bar의 부분 압력을 적용하여 25℃에서 수행된다. 상기 여과 막은 약 4의 LRV로 약 20 nm 이상의 직경을 갖는 폴리머 입자 및 겔 형태의 입자들을 제거할 것이다.
실시예 4. 이 실시예에서, 벌크 여과가 수행된다(도 6 및 9 참조). 여과될 공급물 조성물은 이소프로판올이다. 여과 조립체는 캡슐 모양이며 공급물이 액체 공급물 공급원으부터 여과 조립체로 들어가고 여과된 생성물이 필터 조립체 배출구를 통해 저장 용기로 여과 조립체를 나가는 정상 흐름, 인라인, 배열로 작동될 것이다. 여과 조립체는 친수성이고 용매에 대해 화학적으로 내성이 있고, 약 15 nm의 평균 기공 크기 및 약 600 LMH/bar의 유동을 갖는 단일층 이소포러스 블록 코폴리머 여과 막을 포함할 것이다. 상기 막의 가장 선택적인 면은 액체 공급물 공급원의 공급물 입구를 향할 것이다. 여과 공정은 여과 막을 가로질러 약 4 bar의 부분 압력을 적용하여 25℃에서 수행된다. 상기 여과 막은 약 6의 LRV로 약 20 nm 이상의 직경을 갖는 입자들을 제거할 것이다.
실시예 5. 이 실시예에서, 포토리소그래피 용매 여과가 수행된다(도 8 참조). 여과될 공급물 조성물은 에틸 아세테이트와 n-부틸 아세테이트의 혼합물이다. 여과 조립체는 캡슐 모양이며 공급물이 액체 공급물 공급원으부터 여과 조립체로 들어가고 여과된 생성물이 필터 조립체 배출구를 통해 액체 분무기 배출구로 여과 조립체를 나가는 정상 흐름, 인라인, 배열로 작동될 것이다. 여과 조립체는 용매에 대해 화학적으로 내성이 있고, 약 15 nm의 평균 기공 크기 및 약 150 LMH/bar의 유동을 갖는 단일층 이소포러스 블록 코폴리머 여과 막을 포함할 것이다. 상기 막의 가장 선택적인 면은 액체 공급물 공급원의 공급물 입구를 향할 것이다. 여과 공정은 여과 막을 가로질러 약 2 bar의 부분 압력을 적용하여 25℃에서 수행된다. 상기 여과 막은 약 4의 LRV로 약 15 nm 이상의 직경을 갖는 폴리머 입자들 및 겔들을 포함하는 입자들을 제거할 것이다.
실시예 6. 이 실시예에서, 화학적 기계적 평탄화 슬러리 여과가 수행된다(도 7). 여과될 공급물 조성물은 무기 연마제를 포함하는 수성 슬러리이다. 사용 지점 여과 조립체는 공급물이 슬러리 공급물 공원으부터 여과 조립체로 들어가고 여과된 생성물이 필터 조립체 배출구를 통해 슬러리 분배 배출구로 여과 조립체를 나가는 정상 흐름 배열로 사용되고 작동될 것이다. 여과 조립체는 염기에 대해 화학적으로 내성이 있고, 약 15 nm의 평균 기공 크기 및 약 80 LMH/bar의 유동을 갖는 단일층 이소포러스 블록 코폴리머 여과 막을 포함할 것이다. 상기 막의 가장 선택적인 면은 필터 조립체 배출구를 향할 것이다. 여과 공정은 여과 막을 가로질러 약 4 bar의 부분 압력을 적용하여 25℃에서 수행된다. 상기 여과 막은 약 2의 LRV로 약 100 nm 이상의 직경을 갖는 입자들을 제거할 것이다.
실시예 7. 이 실시예에서, 초순수 생성/여과가 수행된다(도 9 및 10). 여과될 공급물 조성물은 물이다. 여과 조립체는 캡슐 모양이며 공급물이 액체 공급물 공급원으부터 여과 조립체로 들어가고 여과된 생성물이 필터 조립체 배출구를 통해 1) 저장 용기 또는 2) 꼭지/디스펜서로 여과 조립체를 나가는 정상 흐름, 인라인, 배열로 작동될 것이다. 여과 조립체는 친수성이고, 약 5 nm의 평균 기공 크기 및 약 3000 LMH/bar의 유동을 갖는 단일층 이소포러스 블록 코폴리머 여과 막을 포함할 것이다. 상기 막의 가장 선택적인 면은 필터 조립체 입구를 향할 것이다. 여과 공정은 여과 막을 가로질러 약 4 bar의 부분 압력을 적용하여 25℃에서 수행된다. 상기 여과 막은 약 5의 LRV로 약 5 nm 이상의 직경을 갖는 입자들을 제거할 것이다.
실시예 8. 이 실시예에서, 벌크 여과가 수행된다(도 6 및 9 참조). 여과될 공급물 조성물은 이소프로판올이다. 사용 지점 여과 조립체가 사용될 것이며 직교류-필터 하우징 카트리지를 사용하는 직교류 배열로 작동될 것이며, 여기서 공급물이 액체 공급물 공급원으부터 여과 조립체로 들어가고 여과된 생성물이 필터 조립체 배출구를 통해 저장 용기로 여과 조립체를 나간다. 여과 조립체는 친수성이고 용매에 대해 화학적으로 내성이 있고, 약 5 nm의 평균 기공 크기 및 약 200 LMH/bar의 유동을 갖는 단일층 이소포러스 블록 코폴리머 여과 막을 포함할 것이다. 상기 막의 가장 선택적인 면은 액체 공급물 공급원의 공급물 입구를 향할 것이다. 여과 공정은 여과 막을 가로질러 약 2 bar의 부분 압력을 적용하여 25℃에서 수행된다. 상기 여과 막은 약 4의 LRV로 약 5 nm 이상의 직경을 갖는 입자들을 제거할 것이다.
실시예 9. 이 실시예에서, 포토리소그래피 용매 여과가 수행된다(도 8 참조). 여과될 공급물 조성물은 N-메틸피롤리돈(NMP)이다. 여과 조립체는 캡슐 모양이며 공급물이 액체 공급원으부터 여과 조립체로 들어가고 여과된 생성물이 필터 조립체 배출구를 통해 액체 분무기 배출구로 여과 조립체를 나가는 정상 흐름, 인라인, 배열로 작동될 것이다. 여과 조립체는 용매에 대해 화학적으로 내성이 있고, 약 10 nm의 평균 기공 크기 및 약 100 LMH/bar의 유동을 갖는 이소포러스 블록 코폴리머 여과 막의 두 층을 포함할 것이다. 상기 막의 가장 선택적인 면은 필터 조립체 배출구를 향할 것이다. 여과 공정은 여과 막을 가로질러 약 4 bar의 부분 압력을 적용하여 25℃에서 수행된다. 상기 여과 막은 약 8의 LRV로 약 10 nm 이상의 직경을 갖는 폴리머 입자들 및 겔들을 포함하는 입자들을 제거할 것이다.
실시예 10. 이 실시예에서, 가스 여과가 수행된다(도 6 및 9 참조). 여과될 공급물 조성물은 아르곤 가스이다. 여과 조립체는 캡슐 모양이며 공급물이 가압 가스 공급물 공급원으부터 여과 조립체로 들어가고 여과된 생성물이 필터 조립체 배출구를 통해 격리 용기 또는 다운스트림 사용 상태로 여과 조립체를 나가는 정상 흐름, 인라인, 배열로 작동될 것이다. 여과 조립체는 약 100 nm의 평균 기공 크기를 갖는 단일층 이소포러스 블록 코폴리머 여과 막을 포함할 것이다. 상기 막의 가장 선택적인 면은 압축 가스 공급물 공급원의 공급물 입구를 향할 것이다. 여과 공정은 여과 막을 가로질러 약 7 bar의 부분 압력을 적용하여 25℃에서 수행된다. 상기 여과 막은 약 6의 LRV로 약 100 nm 이상의 직경을 갖는 입자들을 제거할 것이다.

Claims (20)

  1. 전자 장치의 생산을 위한 또는 전자 장치의 생산 동안 액체를 포함하는 공급물을 여과하는 방법으로서,
    상기 방법은 적어도 하나의 필터 조립체를 사용하여 상기 공급물을 여과하는 단계를 포함하고,
    상기 적어도 하나의 필터 조립체는 적어도 하나의 이소포러스(isoporous) 블록 코폴리머 여과 막을 포함하는, 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 액체는 초순수로 사용하기 위한 물인, 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 액체는 수성 용액인, 방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 액체는 비수성 용액이고,
    상기 비수성 용액은 적어도 하나의 유기 용매를 포함하는, 방법.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 액체는 전자 장치 생산의 습식 식각 및 세정 단계에서 사용되는, 방법.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 액체는 전자 장치 생산의 포토리소그래피 단계에서 사용되는, 방법.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 액체는 상기 포토리소그래피 단계를 위해 웨이퍼 상에 분무되는, 방법.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 공급물은 고체를 포함하는 슬러리이고,
    상기 슬러리는 전자 장치 생산의 화학적 기계적 평탄화 단계에 사용되는, 방법.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 슬러리는 상기 화학적 기계적 평탄화 단계를 위한 폴리싱 패드 상에 분배되는, 방법.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 필터 조립체는 정상 흐름 배열로 작동되는 방법.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 필터 조립체는 직교류 배열로 작동되는 방법.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 필터 조립체는 필터 입구, 이소포러스 블록 코폴리머 필터, 필터 배출구, 선택적으로 통기구 및 선택적으로 잔류물 배출구를 포함하는, 방법.
  13. 제1항에 있어서,
    상기 액체는 상기 습식 식각 및 세정 단계를 위한 배스(bath)에 채워지는, 방법.
  14. 제1항에 있어서,
    상기 필터 조립체를 가로지르는 압력 차이는 펌프에 의해 유도되는, 방법.
  15. 제1항에 있어서,
    상기 필터 조립체를 가로지르는 압력 차이는 압축 가스에 의해 유도되는, 방법.
  16. 제1항에 있어서,
    상기 필터 조립체를 가로지르는 압력 차이는 가압된 수원에 의해 유도되는, 방법.
  17. 제1항에 있어서,
    상기 이소포러스 블록 코폴리머 필터는 약 5 nm 내지 약 100 nm 범위의 직경을 갖는 기공들을 포함하는 방법.
  18. 전자 장치의 생산을 위한 또는 전자 장치의 생산 동안 가스를 포함하는 공급물을 여과하는 방법으로서,
    상기 방법은 적어도 하나의 필터 조립체를 사용하여 상기 가스를 여과하는 단계를 포함하고,
    상기 적어도 하나의 필터 조립체는 적어도 하나의 이소포러스 블록 코폴리머 여과 막을 포함하는, 방법.
  19. 제18항에 있어서,
    상기 가스는 공기인 방법.
  20. 나노시스템의 생산을 위한 또는 나노시스템의 생산 동안 액체를 포함하는 공급물을 여과하는 방법으로서,
    상기 방법은 적어도 하나의 필터 조립체를 사용하여 상기 공급물을 여과하는 단계를 포함하고,
    상기 적어도 하나의 필터 조립체는 적어도 하나의 이소포러스 블록 코폴리머 여과 막을 포함하는, 방법.
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