學品的超潔淨過濾是十分重要的；而在目前

的材料技術中，也只有All Teflon filter

(PTFE 膜+ PFA 支撐) 的過濾器在耐化性及

過濾效率上，有著最適化的組合；唯，

PTFE 膜雖耐化性良好但強疏水性的特性不

但在過濾器使用之初，必需承擔預濕( Prewet)

的不確定風險；另外，在過濾器使用中,

進而會發生顆粒(particle)過高, 微氣泡(microbubble)

或過濾器流量不足⋯等等問題。

以下內容，除了探討以上問題發生的實際原因，並提出目前幾

乎成為標準的因應技術Quick-change Filter。

PTFE 表面張力( Surface Tension )為18 dyne/cm²；而一般酸鹼特殊化學品表面張力則為40以上；例如：NMP (41)、H2SO4 98% (52) 、HCL 35%(66) 、HNO3 35%(69) 、H20(72%)、NaOH 35%(101)；如此，能階相差越大則越互斥( 一般又稱為疏水性越大) ；因此，在這些化學液要通過過濾器時，是因為疏水性互斥而無法通過( 就像是荷葉上的水珠) ，而必須以表面張力相近的溶液，例如：IPA (21) 浸泡之後再以純水將IPA 沖淡乾淨；之後，再因物質同態順利導引這些液態酸鹼特殊化學品通過過濾孔道。

Pre-wet 不完全，會產生甚麼反應：

1. 實際只使用部分有效過濾面積，過濾器壽命減少。

2. 殘留IPA ，造成化學反應；過濾系污染，過濾器外觀變色。

3. 過濾系統一直處在不穩定狀態，會有隨機的 particle

Shedding。

使用中PTFE膜過濾器的潛在問題：

1.流量快速降低(如圖一)

PTFE膜表面張力為18dynes/cm，所以能吸引氣泡附著

於PTFE膜上，形成核心位置（nucleation sites），當更多氣泡通過過濾器的通道時，在核心位置上的氣泡，

會吸引其它小氣泡逐漸變大而開始阻塞通道。最後，

氣泡完全阻塞通道，使得流量明顯地下降；此一現象

稱為De-wetting。

最後，氣泡完全阻塞通道，使得流量明顯地下降。

當更多氣泡通過過濾器的通道時，在核心位置上的氣泡，會吸引其它小氣泡逐漸變大而開始阻塞通道。

2.微氣泡(micro-bubble) 如上(圖二)

一般化學液都會有氣體溶解於其中; 當化學品流經Filter 時, 因壓差關係會使溶解於液體中之氣體被釋放出來, 而形成氣泡。

這些氣泡如附著於斥水性濾膜表面, 會聚集成危害的程度阻塞微孔濾膜通道，當更多氣泡吸附於濾膜通道時，壓力愈來愈大；最後，壓力超過濾膜孔道所形成的臨界壓力時，氣泡變形擠出通道；一但通過孔道，瞬間洩壓，微氣泡變大，就會隨化學品附著到wafer上, 造成製程defect 問題。

因此Mykrolis 在1997年提出了之後幾乎成為標準的因應技術Non-dewetting Quick-change Filter。

Mykrolis 在1997年研發出加大PTFE膜表面張力的新技術，以解決長期以來濕製程中All Teflon 過濾器所必需承擔預濕( Prewet)的麻煩及使用中不確定的顆粒(particle)、微氣泡、流量不足⋯等等問題。

Non-dewetting Quickchange PTFE膜表面張力為35dynes/cm，所以疏水性變小，易於完全預濕；為解決使用者預濕的麻煩及預濕完全與否的不確定；Mykrolis 在出廠前已完成充分預濕；另外，在使用中如下(圖三)由於較高的表面張力不會吸引氣泡附著於PTFE膜上；當更多氣泡通過過濾器的通道時，均最後，壓力超過濾膜孔道所形成的臨界壓力時氣泡變形擠出通道，一但通過孔道，瞬間洩壓，微氣泡變大；就會隨化學品附著到

wafer 上, 造成製程defect 問題。

結論：

半導體濕蝕刻製程中, 強酸、鹼、特殊化學槽設備超潔淨過

濾器預濕( Pre-wet) 的麻煩及使用中不確定的顆粒(particle)、微氣泡、流量⋯等等問題。在從前一直是業界工程師的痛，不但增加工作人員暴露在特殊化學及IPA的潛在工安職病環境的機會；如此不穩定的系統更增加了化學品的更換消耗，對環保工安的成本更是一大負擔。Non-dewetting Quick-change filter 早已成為製程應用的標準；雖然初購成本多約20%~30% ；然，總體成本效益絕對是優於傳統All Teflon filter。